Drucken

Rohstoffe

Rohstoffe & Zusammensetzung des reinen Feldspatporzellan, bzw. feinen Hartporzellans

 

Zur Porzellankunde gehört "leider" auch ein kurzer Ausflug in die Physik und Chemie. Wir erklären Ihnen in Wort und Bild die wesentlichen Merkmale der Materialkunde der Porzellanindustrie und zeigen Ihnen am Ende ein kurzes Video dazu.

Grundsätzlich gilt, dass Porzellan (Hartporzellan) aus rund 50 Teilen Porzellanerde (Kaolin), 25 Teilen Quarz und 25 Teile Feldspat gefertigt wird. Jedes dieser Bestandteile erfüllt wichtige Funktionen in der Herstellung und es gilt, je höherwertiger diese Rohstoffe ausgewählt und bearbeitet worden sind, desto besser ist die Qualität des Porzellans. In Punkto Verfügbarkeit und Qualität von Rohstoffen hat Deutschland einen klaren Standortvorteil in Europa; man verfügt über gute Vorkommnisse in der Oberpfalz, in Böhmen und in Thüringen. Für das Qualitätsempfinden aber noch entscheidender ist die Glasur des Porzellan - eben das was wir sehen und fühlen. Die Oberfläche der Scherbe, also die Glasur entspricht in Ihrer Zusammensetzung dem klassischen Glas. Die Komposition, die Qualität, Grad der Mischung, Körnung und Aufbereitung der Glasuren sind in der Tat nicht beliebig multiplizierbar. Das eigene Know-how der Fabriken ist entscheidend, ob ein guter, bzw. gehobener Produktionsstandard eingehalten werden kann.

 

Kaolin
 

Der oder das; chinesisch/französisch: Tonerde Porzellanerde - ein vorwiegend aus dem Mineral Kaolinit, einem Aluminiumsilicat (chemische Formel: Al2O3·2SiO2·2H2O); meist in lockeren, weißen Massen auftretendes Gestein; u. a. in Sachsen, Böhmen und Cornwall. Die Bestandteile werden über Mühlen, mechanische Schlämm- und Filteranlagen, Siebe und Mischaggregate bis zur erforderlichen Reinheit aufbereitet. Die sorgfältig miteinander vermischten Stoffe gelangen als Schlicker in Vorratsbassins; nach weiterem Feuchtigkeitsentzug mittels Filter- oder Vakuumpressen wird die Masse anschließend zu flachen "Kuchen" geformt und in Tongewölben oder Massekellern einem längeren Sumpfungs- und Gärungsprozess unterworfen ("Mauken"), der die Bildsamkeit fördert. Die Konsistenz der Rohstoffe und vor allem deren unerwünschten Inhaltsstoffe (Mineralien und Eisenerze) entscheiden über den Reinheitsgrad des fertigen Porzellan. Entgegen den Europäischen Rohstoffen enthalten die Asiatischen Massen kaum Erzanteile. Diese metallhaltigen Spurenelemente sind verantwortlich für die "bösen braunen und schwarzen Flecken" im Porzellan.

Kaolin ist nicht nur ein Bestandteil zur Herstellung von Porzellan, sondern auch ein Wunder in der Kosmetik. Kosmetikhersteller verwenden es für die Herstellung bei Lidschatten, Lippenstift oder Puder. Gekennzeichnet mit dem Kürzel CI 77005 verhilft es Fette zu binden und einen matten Teint zu schenken. Die Zuführung von unterschiedlichen Farbpigmenten ermöglichen alternativen für eine Vielzahl von Hauttönen zu schaffen.
Auch für das Pflegen und Reinigen der Haut zählt die natürliche Heilerde als ein wahres Naturprodukt. Das Austrocknen der feinen Körnung von der äußerlichen Haut nach innen in die Poren saugt Schmutzpartikel auf bindet diese und schützt vor Pickeln oder Mitessern. Kaum zu glauben, dass das was der Pflege zu Gute kommt auch ein Vorteil bei der Herstellung von Papier und Gummi genutzt wird. Farben und Lacke erhalten einen besonderen Glanz, Papier wird aufgehellt und die Gummimasse wird flexibel dehnbar.
Mit der Bezeichnung E559 war es bis 2014 sogar ein Zusatzstoff in Lebensmitteln. Über die tägliche Nahrung aufgenommenes Aluminium ist in geringen Mengen nicht schädlich, da der Körper dieses ausscheidet.
Der Bestandteil von Aluminium in Kaolin ist nicht immer gleich Aluminium, sondern verändert sein Nutzen und die Eigenschaft abgestimmt auf die Zusammensetzung mit anderen Stoffen. Über die tägliche Nahrung aufgenommenes Aluminium ist in geringen Mengen nicht schädlich, da der Körper dieses ausscheidet. Die Zugabe von Chlor entzieht den Hautporen das Wasser und Schweiß gelangt nicht mehr durch die verstopften Poren.Wie die Aluminiumsalze in den Körper gelangen ist wissenschaftlich nicht definiert. Aufgrund des Risikos, dass Deodorants mit dem Inhaltsstoff Aluminium Brustkrebs verursachen können, bieten Hersteller eine Vielzahl von Deos mit 0% Aluminiumanteilen an.

 

Feldpspat
 

Dieser Rohstoff gibt der höchsten Qualitätseinstufung von Hartporzellan ihren Namen und verdient daher sowohl besondere Aufmerksamkeit, als auch eine weitergehenden Ausführungen.


Echtes Hartporzellan wird auch als "Feldspatporzellan" bezeichnet und drückt damit aus, dass alleine durch die Deklaration des Rohstoffes dem Porzelliener die Qualität, Haltbarkeit und Härte der Ware konkret bezeichnet wird. Ein Fachmann kann mit dem Begriff "Feldspatporzellan" wirklich konkret etwas anfangen.


Doch zunächst ein kurzer Ausflug in die Chemie. Feldspat ist ein Sammelbegriff für eine Mineralgruppe, die an der Zusammensetzung der Erdkruste zu etwa 60% beteiligt ist.

 

 

Man unterscheidet


1. Kalifeldspat (Orthoklas), KAlSi3O8, mit Abarten wie Adular, Sanidin; weiß bis rot, monoklin, gut spaltbar in 2 (senkrecht zueinander stehende) Ebenen; Verwitterung zu Kaolin.


2. Kalknatronfeldspat (Plagioklas), weißlich, triklin, gut spaltbar wie 1); ein Mischkristall aus Albit, NaAlSi3O8 (grün gefärbte Abart: Periklin) und Anorthit, Ca[Al2Si2O8], in wechselnden molaren Verhältnissen; mit polysynthetischer Zwillingsbildung; verwittert zu Calcium-, aluminium- und namentlich natriumhaltigen Ablagerungen.


3. Mikrolin, dem Kalifeldspat ähnlich, aber kompliziert verzwillingt ("Gitterstruktur"), Triklin, enthält neben Kalium auch Natrium. Neben den bekannten Vorkommen von Feldspat in Westeuropa gibt es qualitativ hochwertigen Feldspat in China, England, Türkei und Ägypten.


Über die Rohstoffvorkommen wird deutlich, warum China, Deutschland, Polen, Tschechin und die Türkei zu den führenden Porzellannationen gehören.

 

Quarz
 

Quarz ist ein Mineral der chemischen Zusammensetzung SiO2 und trigonaler Symmetrie. Er ist die auf der Erdoberfläche stabile Form (Modifikation) des Siliciumdioxids und nach den Feldspaten das zweithäufigste Mineral der Erdkruste. Bei einer Temperatur von über 573 °C (unter einem Druck von 1 bar) geht Tiefquarz durch Änderung der Kristallstruktur in Hochquarz über. Mit einer Mohshärte von 7 gehört Quarz zu den harten Mineralen und dient als Bezugsgröße auf der bis 10 (Diamant) reichenden Skala nach Friedrich Mohs. Quarz gibt dem echten Hartporzellan seine Härte! Er bildet oft gut entwickelte Kristalle von großer Formen- und Artenvielfalt (siehe Modifikationen und Varietäten), deren Kristallflächen Glasglanz aufweisen. Quarz besitzt keine Spaltbarkeit, bricht muschelig wie Glas und zeigt auf den Bruchflächen einen fettigen Glanz. Für die Porzellanherstellung ist Quarz der dritte, wesentliche Bestandsstoff.

 

Rohstoffvorräte direkt vor der Haustüre

Rohstoffvorkommen der Erde
 

China verfügt nach gegenwärtigem Stand über die größten Rohstoffvorkommen für Grundstoffe der Porzellanherstellung. Die Bodenschätze befinden sich in staatlicher Verwaltung und stellen ein Volkseigentum dar. Rechnet man in Deutschland für eine Tonne Porzellan Grundstoffe circa 200,-- Euro (exklusive Granulat), so kann man weniger als 10% von diesen Kosten in China ansetzen (Stand 2009). Erst seit 2007 unterliegt der Export von Bodenschatzprodukten aus der Volksrepublik einer zollähnlichen Besteuerung, um Raubbau einzudämmen. Diese Regelung wurde vor allem für den reinen Marmor und das Granit auferlegt, die seit Ende der 90er Jahre in einer unvorstellbaren Menge von rund 100 Tonnen/Tag als Bodenbeläge in die ganze Welt exportiert wurde. Chinesisches Kaolin und weitere Arten des "Claim" (erdene Grundstoffe) werden inzwischen weltweit bei der Porzellanproduktion - auch in Deutschland - eingesetzt! Weitere Vorkommnisse des Europäischen Kaolin befinden sich in Frankreich, in Deutschland und in einigen unserer baltischen Nachbarländer.

 

Black Clay aus der VR China

Tonerdene Massen (Clay)
 

In Deutschlands Kannenbäckerland, in Oberösterreich, in den westlichen und nördlichen Provinzen Chinas, vor allem in der Region um Kanton (Guangzhou) kommt Quarz und Feldspat in hochwertiger Reinheit nicht vor. Dies ist der Grund, warum in diesen Regionen kein "echtes" Porzellan gefertigt wird, sondern geringer wertige Stone- und Earthenware. Dennoch sind die keramischen Produkte sehr bekannt: Gmundener Keramik, Majolika, die Salzglasur und die chinesische Stoneware. Man verwendet bei der Rohstoffaufbereitung für Stoneware (Keramik) und Vitrous vor allem "white clay" (Quarzersatz) und "black clay" (Feldspatersatz). Somit ist dieser Clay ein geringer wertigerer Ersatzstoff. Diese Masse erreicht schon bei Brenntemperaturen von knapp 1.000 ° C ihre Festigkeit und wird vom Laien gerne mit Porzellan verwechselt. Darin erklärt sich auch der Farbunterschied von Porzellan zur Stoneware. Lesen Sie auch dazu unseren Beitrag "Steinzeug".

 

Zusatzstoffe und Additive
 

Seit Mitte der 90 Jahre experimentieren viele Hersteller mit Additiven und Ersatzstoffen. Einerseits um die Stabilität zu erhören, andererseits um die Rohstoffkosten zu senken; andere, um sich einfach vom Wettbewerb abzusetzen. Bislang (Stand 2014) verwehrt sich Holst Porzellan solcher Weiterentwicklungen, weil alle Zusatzstoffe nach unserer Auffassung die positiven Eigenschaften des echten Hartporzellan auf die ein- oder andere Weise einschränken! Dies gewährleistet unseren Kunden vor allem eine einheitliche Farbe und eine durchgängige Qualität mit der Eignung für den professionellen und anspruchsvollen Einsatz. Dies vor allem vor dem Hintergrund, dass nahezu alle Versuche mit neuen Massen & Materialen ausschließlich zur Preisverbesserung dienen.

z.B. Dynamite: 


Vielversprechende und wohlklingende Bezeichnungen werden für verschiedenartige tonerdene Massen verwendet, bei denen der Anteil Kaolin durch andere (günstigere) Clays substituiert wird. Die wohl Bekannteste Bezeichnung lautet "New Bone China" und soll durch ihre Farbgebung an die Anmutung des originalen Bone China erinnern. In Deutschland finden wir dazu Bezeichnungen wie Elfenbeinporzellan, Cremeporzellan oder Seidenporzellan. Allesamt entsprechen in ihrer Mohnschen Härte nicht dem klassischen Hartporzellan.

z.B. Alumina: 

Mit der Formel AD85 kennt die Sparte des technischen Porzellan eine Porzellanmasse, die mit 85% Aluminiumoxid versetzt ist. Die Dichte des Werkstoffs beträgt 3,4-3,45 g/cm3. Dies findet seine Ursache in der Ausbildung einer stabilen Aluminiumoxidphase bei Überschreiten eines Al2O3-Gehaltes von 80%. Die kristallographische Untersuchung lässt a -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 eine Absenkung der Hartbrandtemperatur und die Ware verliert erheblich an Korrosionsbeständigkeit.

 

Glasuren
 

Die Glasur dient der Oberflächenveredelung aller Keramikprodukte und ist im Gegensatz zum kristallinen porösen Grundstoff eine glasartige, geschlossene Oberflächenschicht. Sie diente seit den Anfängen der Töpferei dazu, den porösen Scherben mit einem wasserundurchlässigen Überzug zu versehen. So konnten auch bei niedriger Brenn-Temperatur Artikel hergestellt werden, die zur Aufbewahrung von Lebensmitteln und Getränken geeignet sind. Letztlich entscheidet vor allem die Glasur über die Wahrnehmung von Qualität und Ausführung des Porzellangeschirr beim Verbraucher und kann daher als "äußeres Gewand" des Porzellan bezeichnet werden.
 

Ball Clay: 

(Plastisches feuerfestes Tonmehl, durch organische Beimengungen dunkel gefärbt, hell brennend. Erhöht die Plastizität in Massen. Vermindert das Absetzen von Glasurschlicker. Zusatz 3-6%).

Bariumsulphat: 

Flussmittel für matte und seidenmatte Glasuren. In Verbindung mit ZnO und SrCO3 erreicht man schöne Kristallglasuren. 

Calziumborat: 

Calziumporatfritte - Flussmittel für Glasuren. Vermindert Spannungen und Rissbildungen zwischen Glasur und Scherben, CaO B2O3.

Strontiumcarbonat: 

Vermindert Borschleier, Nadelstiche und erhöht den Glanz und die Härte der Glasur, SrCO3.
 

Wollastonit: 

Natürliches Calziumsilikat. Erzielt glatte Glasuren ohne Nadelstiche und verhindert in Alkaliglasuren das Ablaufen. Zusatz von 20-100%, CaO SiO2


Spodumen: 

Rohstoff für Glasuren und Massen. Der Zusatz in Massen erhöht die Resistenz gegen Temperaturschwankungen, Rakumassen,Li2O Al2O3. 4 SiO
 

Zinnoxid: 

Trübungsmittel für weiße Glasuren. Erhöht die Schlag- und Widerstandsfestigkeit der Glasur. Zusätze 4-10%. SnO2


 

Als Verbraucher denkt man "... Porzellan ist Porzellan und wenn's hinfällt ist es kaputt..." aber ganz so einfach ist es nicht. Verwendet man beispielweise statt Bariumsulphat Bariumcarbonat, erreicht man die gleiche Verschönerung der Glasur, leider erhält man aber gleichzeitig toxisch korrodierendes Porzellan... guten Appetit! Zinnoxid ist zwar gut gegen Schlag, aber hält gegen aggressive Spülmittel im gewerblichen Langzeiteinsatz nicht stand.

 

Vergrößern Sie dieses Bild durch anklicken

Massenmühlen
 

Mit dem Porzellan ist es ähnlich wie mit dem Bier... jeder weiß, das der beliebte Saft aus Gerste, Hopfen, Malz und Wasser gemacht wird und doch schmeckt jede Biersorte anders. Ebenso ist es beim Porzellan! Das Geheimnis liegt in der Rezeptur und in der Aufbereitung der Stoffe. Die irdenen Stoffe haben leider auch unerwünschte Substanzen inne, in die komplizierten Verfahren von der Produktionsmasse getrennt werden müssen. Eisenoxyd beispielsweise kann man nur auf elektromagnetischem Wege aus der Masse herausziehen. Dazu muss die Masse zunächst pulverisiert werden, die dann über Magnetsiebe oder Magnetbänder laufen, die dem Pulver das Oxyd entziehen.  Dieses Schaubild zeigt die Aufbereitung der Rohstoffe (Porzellanmassen) in großen Trommelmühlen. Hier werden die verschiedenen Bestandteile zur Produktionsmasse zusammen gemischt. Nahezu jede Fabrik hat bei der Rohstoffaufbereitung andere Methoden und Abläufe und hütet diese Geheimnisse streng.

Produktionsmassen
 

Nun sind die verschiedenen Rohstoffe gereinigt, gespült und gesiebt und liegen in der gewünschten Reinheit vor. Einige "streng geheime" Additive können nun beigemischt werden, die am Ende die Eigenschaften des fertigen Produktes stark unterscheiden werden; Talk, Silicium, Soda und viele andere Stoffe übernehmen bei der Porzellanherstellung wichtige Funktionen. In einem Detail sind sich jedoch alle einig: Am Ende werden die verschiedenen Stoffe wiederum verflüssigt und gemischt um  dann für die verschiedenen Produktionsarten vorbereitet zu werden.

 

Produktionsmassen:
Der Kuchen (Porzellankuchen)

 

Produktionsmassen:
Der Fladen (Porzellanscheiben)

Produktionsmassen:
Der Schlicker (flüssige Masse)

 

Produktionsmassen:
Das Granulat

 

Mit fortschreitender Technisierung haben sich seit Ende der 80er Jahre auch die Produktionsarten von Porzellan weiter entwickelt. Zur Herstellung von Flachteilen (meist Teller) bedient man sich heute mehr und mehr der isostatischer Pressen,

die ein trockenes, pulverisiertes Granulat unter einem unvorstellbaren Druck zu einem Porzellanartikel zusammenpresst. Solche Maschinen sind zum einen sehr teuer und zum anderen kostet der Rohstoff meist mehr als Doppelte; dafür haben aber die Hersteller weniger Ausschuss bei der Produktion. Stand 2007 gibt es jedoch nur wenige Anbieter dieses Fertigungsstoffes; der beherrschende Marktführer für das Granulat der Porzellanherstellung heißt Imerys. Diese weltweit operierende Firmengruppe hat seit Anfang dieses Jahrhunderts nahezu eine Weltmonopolstellung. Eine Tonne Imerys Porzellangranulat kostet in Deutschland rund € 400,--, in der Türkei € 250,-- und in Ägypten bis zu € 500,--. Das erklärt, warum Teller der verschiedenen Länder bei fast gleicher Qualität so große Preisunterschiede haben. Auch hier gilt die Regel: Wer mehr braucht, zahlt weniger!

 

Weitere Themen:

Gerschirr ist... Garnieren Preisfaktoren
Arten des Porzellans Gebrauchshinweise Pressen isostatisch
Dekorarten Geschichte Pressen traditionell
Dekorationsverfahren Giessen Polieren
Drehen Glasuren Putzen & Ausputzen
Eichungen High Alumina Porzellan Qualitäten des Porzellan
Eigenschaften Made in Germany Rohstoffe
Fehler Normen & Vorgaben Rollen
Formenbau Ofen & Brand Scherbenfarben