Herstellungsverfahren - Keramik: Wie ein alter Werkstoff hochmodern wird - page 33

3.2.2 Oberlächenladungen
Alle Prozessschritte nutzen die Eigenschaft von Körnern bzw. Pulvern
aus, an ihrer Oberfläche elektrische Ladungen zu generieren. Häufig
spricht man auch in Abhängigkeit von ihrer Entstehung von Restladun-
gen. In der Regel handelt es sich um die an der Oberfläche der Kristalle
nicht kompensierten Ladungen der „abgebrochenen“ Kristallgitter. Ihre
Stärke variiert mit der chemischen Zusammensetzung der Rohstoffparti-
keln, ihrer Korngröße und ihrer Kristallstruktur. Hinzu kommen weitere
Ladungen, deren Grad von der Fehlordnung der Kristalle und davon
abhängt, ob Ionen im Kristallgitter ungewollt oder gezielt durch andere
ersetzt sind.
Die Restladungen werden grundsätzlich kompensiert. Liegt der Roh-
stoff völlig trocken vor, übernehmen Bestandteile der Luft diese Aufga-
be. Sie lagern sich in Schichten an, die nur wenige Atom- oder Molekül-
lagen dick sind. Man nimmt sie im täglichen Leben nicht wahr.
Die Ladungskompensation kann aber auch durch die Oberflächen-
ladung benachbarter Teilchen erfolgen, wobei es sehr unterschiedliche
Ursachen dafür gibt. Es entsteht an der Berührungsstelle eine Bindung
durch Adhäsion, häufig gekoppelt mit Nebenvalenzbindungen. Beide
Vorgänge tragen dazu bei, dass einerseits feinste Pulverteilchen unge-
wollt agglomerieren, dass man aber auch andererseits gezielt Granulat
herstellen kann und trockene Keramikrohlinge eine gewisse Festigkeit
besitzen. Eine besondere Rolle spielt hierbei die Luftfeuchtigkeit.
In Suspensionen gestaltet sich die Entstehung und Kompensation der
Restladungen deutlich komplizierter. Obwohl letztlich dieselben Vorgän-
ge eine Rolle spielen, laden sich die Tonminerale, aus denen die Kaoline
und Tone bestehen, weitaus stärker auf als die unplastischen oxidischen
und nichtoxidischen Materialien. Da Letztere in der Regel hydrophob
sind und auch aus chemischen Gründen nicht mit Wasser in Berührung
kommen dürfen, herrschen hier besondere Bedingungen, siehe weiter un-
ten.
Um die Tonmineralteilchen herum baut sich eine Wasser-Doppel-
schicht auf (Abb. 3.4 ) . Sie besteht aus einem fest gebundenen und einem
eher diffus an der Pulveroberfläche anhaftenden Teil des Wassers. Die
Oberflächenladung wird in radialer Richtung abgebaut, bis sie völlig ver-