Silikat-Keramiken für technische Anwendungen - Keramik: Wie ein alter Werkstoff hochmodern wird - page 70

Da z. B. Langstabisolatoren für 380 kV Wechselspannungsleitungen
sehr hohen mechanischen Belastungen unterliegen, versuchte man früh-
zeitig, ihre Festigkeit zu erhöhen. Zu Lasten des Flussmittels Feldspat
wurde zunächst mehr fein gemahlener Sand in die keramische Masse
gegeben. Er bildet einerseits mit dem Feldspat die bereits genannte eu-
tektische, hochviskose Schmelze. Ein Teil des Sandes verbleibt aber im
gebrannten Porzellan als sogenannter Restquarz, gelegentlich auch als
Cristobalit (beides SiO 2 -Kristalle unterschiedlicher Modifikation). Auf-
grund von beim Abkühlen der Isolatoren nach dem Brand auftretenden
Modifikationswechseln und damit verbundenen Dehnungssprüngen so-
wie generellen Dehnungsunterschieden bilden sich um die verbliebe-
nen Quarzkriställchen herum Mikrospannungen. Es handelt sich um tan-
gentiale Druckspannungen, die bei definierter Größe die Festigkeit des
Porzellans erhöhen. Man spricht von Mikro-Druckverspannung. Werden
die Mikrospannungen aber zu hoch, tritt der gegenteilige Effekt auf. Es
bilden sich dann um die Quarzkristalle herum Risse, wie man es auf
Abb. 4.1 erkennen kann. Das sogenannte Quarz-Porzellan wird deshalb
nicht mehr erzeugt, befindet sich aber auch heute noch im Einsatz.
Ein anderer Weg zur Steigerung der Festigkeit bestand in der Erhö-
hung des Gehaltes an Mullit-Kristallen durch Zumischung von Tonerde.
Letzterer Begriff hat historische Ursachen und nichts mit den bereits
genannten tonigen Erden zu tun. Bei Tonerde handelt es sich um ein
weiches Aluminiumhydratpulver. Auf Grund des geringeren Anteils an
Flussmitteln erforderte das Dichtsintern von Tonerde-Porzellan mindes-
tens 1450 °C. In Abhängigkeit von der Menge der zugegebenen Ton-
erde enthält das Tonerde-Porzellan auch Korund-Kristalle, d. h. reines
˛ -Al 2 O 3 . Diese Kristallphase weist eine erhebliche mechanische Fes-
tigkeit und elektrische Isolationsfähigkeit auf. Der Anteil an Korund-
Kristallen wurde schrittweise erhöht.
Der aktuell im Elektroporzellan sehr hohe Anteil an Al 2 O 3 wird durch
calcinierte Tonerde und fein gemahlenen, unbedingt eisenoxidarmen
Bauxit zu Lasten der tonigen Rohstoffe erreicht. Man spricht in Anleh-
nung an den Rohstoff von Bauxit-Porzellan . Um dennoch eine plastisch
formbare Masse zu erhalten, müssen hochplastische weißbrennende To-
ne oder Kaoline eingesetzt werden. Hier bieten sich Dreischichtminerale
an. Wenn zwischen den einzelnen Schichtpaketen Alkalikationen ein-
gelagert sind, lässt sich sogar die Dichtsintertemperatur auf etwa 1250-