Titel: Bischof, über Prüfung der feuerfesten Thone in ihrem Verhalten gegen flüssiges Glas.
Autor: Bischof, Carl
Fundstelle: 1873, Band 208, Nr. XX. (S. 51–57)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj208/ar208020

XX. Verfahren einer Prüfung der feuerfesten Thone in ihrem Verhalten gegen die verschiedenen Berührungsmittel in hohen Hitzegraden, vorerst gegen flüssiges Glas; von Dr. Carl Bischof.

Ist die Ermittelung der absoluten Feuerfestigkeit eines Thones oder die Bestimmung des Grades der Schwerschmelzbarkeit desselben, immer die erste, bedingende Frage, welche an ein in dieser Beziehung noch nicht bekanntes Material zu richten, so kann man für die praktische Verwendung desselben dabei nicht allein stehen bleiben und werfen sich sofort mit der pyrometrischen Beantwortung im bestimmten Falle neue Fragen auf. Kommt es ja in der Praxis selten vor, daß ein feuerfester Thon oder ein solches Material nur einer reinen Hitze ausgesetzt werden soll, welche überdieß eine an Intensität wie Extensität sehr verschiedenartige: eine verhältnißmäßig geringe oder eine recht hohe, |52| eine anhaltende oder eine mehr oder weniger veränderliche oder ganz unterbrochene seyn kann.

Sehen wir hier von den nicht ungewichtigen, vornehmlich physikalischen Eigenschaften der Thone ab – wie Plasticität, Porosität, wasserannehmender und wasserhaltender Kraft, oder dem Bindevermögen und dem damit zusammenhängenden Schwinden, und wenn noch andere Umstände hinzukommen, dem Reißen, Springen, welche, soweit sie durch einen mehr äußeren Zustand bedingt sind, auch bekämpft werden müßen ohne eine sonstige Aenderung in den Thonbestandtheilen als dem völligen Austreiben des Wassers, – so ist eine Hauptfrage der Anwendung im Großen, die hingegen von wesentlich chemischer Natur ist, wie sich die Thonmasse in der Hitze zu den Materialien und auch zu gelegentlich sich darbietenden Stoffen und Agentien verhält, mit welchen dieselbe nothwendig eine Berührung aushalten muß.

In dem einen Falle kommt in Betracht das Verhalten der Masse gegen Glasgemenge oder mehr oder weniger geschmolzenes Glas, gegen Schlacken, Metalle oder Metalloxyde, Salzbasen oder Salze; im anderen Falle gegen Asche und deren Beimengungen, alkalische Dämpfe, reducirende oder oxydirende Einflüsse etc.

Diese verschiedenen wohlbekannten Einwirkungen bezeichnet die technische Sprache auch mit verschiedenen Namen: so als Verglasung im engeren und weiteren Sinne, als Verschlackung, als Corrodirung, und äußern sich dieselben als geringere oder größere Auflösung einzelner oder mehrerer Thonbestandtheile und endlich als völlige Widerstandslosigkeit der Thonmasse im Gegensatze zu der Feuerbeständigkeit.

Gehen wir über zu dem Einfluß des flüssigen Glases auf verschiedene Thone, so mögen vorerst, um an anderweitig festgestellte Resultate sich anzulehnen, die näher von mir bestimmten und beschriebenen Normalthone in Betracht kommen.

Nach mannichfach abgeänderten Versuchen stellte sich folgendes vergleichende Verfahren als das geeignetste heraus, um den Einfluß zu ermitteln welchen das Glas im Feuer auf die Thone ausübt; durch dasselbe werden die bemerkbaren Unterschiede und die sich ergebende Gesetzmäßigkeit, in bestimmten Zahlenwerthen ausdrückbar, gekennzeichnet.

Man versetzt den zu untersuchenden Thon mit 1/2, 1, 2, 4, 6 etc. Procent feinsten Glaspulvers, durchmengt dasselbe innigst damit, erst trocken und dann im breiartigen Zustande, trocknet die Gemenge, zerreibt sie von Neuem und formt aus einer bestimmten abgemessenen Menge Proben in Gestalt kleiner Cylinder. Die Cylinderchen werden mit einer Nummer bezeichnet, die dem Glaszusatz entspricht.

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Werden hierauf diese mit den zunehmenden Glasmengen versetzten Proben einer heftigen Glühhitze unterworfen, so übt bei verschiedenen Thonen das Glas auch eine verschiedene Schmelzbarkeit aus, indem dieselbe früher oder später, in stärkerem oder geringerem Grade eintritt.

Nimmt man dabei einen gewissen schon weiter vorgeschrittenen Grad der Schmelzung als Norm an, so läßt sich auf diese Weise ein Normalgrad für die Schmelzbarkeit und Widerstandsfähigkeit eines Thones gegen flüssiges Glas feststellen.

Ist es auch für die Praxis, welche verschiedenartige Anforderungen zugleich stellt – wie Widerstand nicht bloß gegen die Einzelbestandtheile des Glassatzes und zwar in verschiedenem Grade in dem wesentlich heißeren, oberen Theile des Hafens als dem unteren, sondern auch des mehr oder weniger flüssigen Glases, namentlich des dünnflüssigsten während des Heißschürens in der Läuterperiode wie der mäßigeren aber andauernden Gluth während der Verarbeitung des Glases, des sogenannten Metalles, – schwierig, einen allgemeinen Maaßstab festzuhalten, so dürfte doch mit der bezeichneten Bestimmungsweise für den endlichen gewichtigsten Moment – der Widerstandslosigkeit der Thonmasse gegen das flüssige Glas – ein gewisser Anhaltspunkt geboten seyn. Für geringere aber parallellaufende Erscheinungen möchte damit ebenso ein Maaß gegeben seyn.

Auf Grund zahlreicher Versuche bewährte sich als charakteristisches Kennzeichen: eine deutlich eingetretene Formveränderung der Probe in Folge merklicher, durch eine größere und stärkere Porigkeit oder Blasigkeit hervorgerufener Aufblähung, welche auch gewöhnlich mit einer Farbenänderung und einem lebhaften Glanze (Glasirung) verbunden ist.

Nehmen wir unter den Normalthonen zunächst den als Hafenerde speciell bekannten und gesuchten Grünstädter Thon (Classe V, Grad der Feuerfestigkeit = 30 Proc. und Feuerfestigkeits-Quotient = 2,37).5)

Als in der bezeichneten Weise dieser Thon mit 2,4 und 8 Procent feinstem Glaspulver6) innigst vermengt und die Proben annähernder Gußstahl-Schmelzhitze ausgesetzt wurden:

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war keine oder keine deutliche Einwirkung und daher auch keine Verschiedenheit unter den Proben wahrzunehmen;

dieselben zeigten erst, nachdem die Temperatur bis zur annähernden Platin-Schmelzhitze gesteigert worden, ein pockenartiges Aeußere, welches schon bei 2 Proc. Glaszusatz anfängt bemerkbar zu werden und mit dem vermehrten Zusatze auch mehr hervortritt; bei 8 Proc. Glaszusatz erschien die Probe bereits leise glänzend, bei 10 Proc. trat eine leise Abrundung der Kanten ein, und bei 20 Proc. eine vollständig schlackenartige Erweichung.

Der Hitzegrad wurde dann bis zur Platin-Schmelzhitze (controllirt durch ein Stückchen Platin, welches in einer Thonerdekapsel eingeschlossen zur Kugel zusammenschmolz) gesteigert und zweimal dieselben Proben bis zu dieser hohen Temperatur geglüht; auch wurde dieser Versuch mehrmals angestellt, um zu wiederholt bestätigten Beobachtungen zu gelangen.

Wird zu dem Thone eine um je 2 Proc. vermehrte Menge Glas gesetzt, so machen sich die beschriebenen Merkmale geltend bei einem Versatze des Grünstädter Thones mit 16 Proc. Glas, womit die Kanten der bezüglichen Probe völlig abgerundet erscheinen, die Färbung der Probe eine veränderte (statt mattweiß oder wenig glänzend, gelblich-leuchtend), und dieselbe außen lebhaft glänzend wie innen porig-blasig wird. Namentlich über die Formänderung darf hierbei kein Zweifel bestehen und muß sie ebenso entschieden wie sicher in die Augen fallen.

Verfährt man ganz auf dieselbe Weise mit dem belgischen Normalthon (Classe III, Grad der Feuerfestigkeit = 50 Proc. und Feuerfestigkeits-Quotieut = 4,21), welcher auch als Glashafenthon in Gebrauch ist, so machen sich die erwähnten Beobachtungen erst deutlich geltend beim Glaszusatz von 18 Procent, womit eine völlige Abrundung, eine Farbenänderung (statt bläulich, mehr gelblich) und starker Glasglanz eingetreten. Der leise glänzende Bruch ist noch ziemlich feinporig.

Der pyrometrisch höher stehende belgische Thon bedarf zur Schmelzung mittelst Glas also (wenn auch nicht bedeutend) mehr Zusatz als der Grünstädter.

Wird ebenso der zwischen den beiden genannten Normalthonen seinen Platz einnehmende Thon von Mühlheim bei Coblenz, Sorte I* |55| (Classe IV, Grad der Feuerfestigkeit = 45 Proc. und Feuerfestigkeits-Quotient = 3,95) geprüft, so stellen sich die bezeichneten Schmelzerscheinungen und zwar ganz besonders evident bei einem Zusatz von 14 Procent Glas ein.

Die Probe ist bereits kugelförmig abgerundet, die Farbenänderung ist eine sehr deutliche (statt bläulich-, schmutzig-gelb) und Glasglanz zeigt sich. Das Innere ist reichlich blasig, ja blasig-höhlig.

Der pyrometrisch den Grünstädter Thon übertreffende Mühlheimer Thon steht hinsichtlich seiner Schmelzbarkeit mittelst Glas entschieden tiefer, – ein Ergebniß welches mit der Praxis im Großen überraschend übereinstimmt, indem der in feuerfester Hinsicht so hoch geschätzte Mühlheimer Thon für die Glasfabrication nicht verwendet wird.

Gehen wir nun zu den pyrometrisch unter dem Grünstädter stehenden Normalthonen über, den in der Feuerfestigkeit 20- und 10procentigen.

Bei ersterem vom Mönchsberg (Classe VI, Grad der Feuerfestigkeit = 20 und Feuerfestigkeits-Quotient = 1,86) findet sich die bezeichnete Formänderung resp. ein makronenartiges Ansehen und innen eine lavaartige Austreibung bei 2 Proc. Glaszusatz; während der Thon von Niederpleis (Classe VII, Grad der Feuerfestigkeit = 10 Proc. und Feuerfestigkeits-Quotient = 1,64) ähnliche Zeichen schon für sich,7) ohne Glaszusatz, beobachten läßt.

Wird der Thon von Niederpleis nur mit 1/2 Proc. Glas versetzt, so beginnt die Probe bereits schlackenartig zu zerfließen.

Noch einige, besonders als Glashafenthone bekannte Thone mögen sich hier anreihen und zwar der Klingenberger (Sorte I und II), der Löthayner und der englische von Stourbridge.

Wird der Klingenberger Thon – dessen erste aber theure Qualität zu den hervorragend strengflüssigen, ja mit zu den besten festländischen und zugleich bindendsten feuerfesten Thonen gehört, – in vorstehender Weise mit Glas versetzt, so ist ein solcher Zusatz bis zu 18 Procent (also wie bei dem besten belgischen Thone) erforderlich, damit eine augenfällige Aufblähung der Probe unter Farbenänderung (Gelblich in Schwarzbläulich) nebst starker Glasirung eintritt.

Die Sorte II dieses Thones, ebenso geprüft, zeigt ein ähnliches Aussehen, ein löcheriges Aufgehen der Probe nebst Farbenänderung von Bläulich in Schmutzigbläulich, bei einem Glasversatz von 14 Procent.

Während also die erste Sorte des Klingenberger Thones den Grünstädter |56| hinsichtlich der Schmelzbarkeit durch Glas übertrifft, steht die zweite entschieden unter demselben.

Vom Löthayner Hafenthon verhält sich dessen strengflüssigere Sorte hinsichtlich der Schmelzbarkeit durch Glas annähernd gleichkommend dem besten Grünstädter. Es tritt eine augenfällige Form- und Farbenänderung hervor mit einem Zusatz von 16 Procent Glas. Schon bei 14 Procent fangen die genannten Erscheinungen an sich bemerklich zu machen. Versetzt man den unter den englischen Thonen hervorragenden von Stourbridge, welcher als Glashafenthon für das freilich leichtflüssigere englische Glas als vorzüglich bewährt gerühmt wird, gleichfalls mit dem erwähnten. feinsten Glaspulver, so ist bei 10 Procent Zusatz eine Erweichung unter deutlicher Aufblähung der Probe eingetreten; die Bruchfläche ist löcherig-höhlig, lavaartig.

Wir wollen nun die erhaltenen Resultate für die genannten Thone, resp. deren Schmelzbarkeit durch Glas, in den dafür gefundenen Zahlenwerthen kurz zusammenstellen.

Nimmt man die bei dem Grünstädter Glashafenthon nach seiner Vermengung mit dem erwähnten Glaszusatz in Folge heftiger Erhitzung eintretenden (oben beschriebenen) Erscheinungen als Norm an, so stellen sich dieselben ein bei 16 Procent Glaszusatz.

Bei dem Mühlheimer, in der Feuerfestigkeit 40procentigen Thon, stellen sie sich ein bei 14 Procent Glaszusatz oder dessen Schmelzbarkeit durch Glas ist = 14.

Ebenso ist die Schmelzbarkeit durch Glas bei dem hessischen Thon = 2,

bei dem Thon von Niederpleis = 0,

bei dem besten belgischen Glashafenthon = 18,

bei dem Klingenberger Thon Sorte I = 18,

bei dem Klingenberger Thon Sorte II = 14,

bei dem Löthayner Glashafenthon = 14 bis 16,

bei dem Stourbridge-Thon = 10.

Es ergibt sich demnach:

1) Im Ganzen und Großen genommen, ist für die geringere oder größere Schmelzbarkeit eines Thones durch Glas, dessen höhere oder tiefere pyrometrische Stellung maaßgebend.

Unter den vorgenannten Thonen nimmt der pyrometrisch höchste Normalthon, der beste belgische, auch die höchste Stelle ein; während den tiefer stehenden auch ein tieferer Platz zukommt, wie namentlich die in der Feuerfestigkeit 20- und 10procentigen Thone zeigen. – Eine Ausnahme von dieser Regel dürfte ihren Grund in einem vorwiegenden |57| Eisen- oder auch Kohlengehalte und damit zusammenhängendem löcherigem Brennen haben.

2) Unter den beiden Normalthonen, dem Mühlheimer und Grünstädter, welche pyrometrisch nicht sehr bedeutend verschieden sind, hat sich hinsichtlich der Schmelzbarkeit durch Glas, das Verhältniß umgekehrt. Der an sich mehr schwerschmelzbare Mühlheimer Thon wird von dem von der Praxis längst mit Vorzug gewählten Grünstädter Thon überholt. – Eine specifische Tauglichkeit des Grünstädter Thones, als Glashafenthon, dürfte sich damit darthun.

3) Der Unterschied zwischen den besseren und guten Glashafenthonen markirt sich in sehr viel kleinerem Abstande als dieß zwischen den guten und den geringeren, der Fall ist.

4) Die Verschiedenheit zwischen erster und zweiter Sorte, zum Nachtheil letzterer, tritt bei dem Klingenberger Thon recht entschieden hervor.

Diesen für die Praxis wichtigen Gegenstand weiter verfolgend, stelle ich Industriellen anheim, mir Proben zukommen zu lassen, und bemerke auf Grund von Versuchen schon jetzt, daß namentlich durch gewisse Mischungen verschiedener Thone ebenso überraschende als beachtungswerthe Resultate zu erzielen sind.

Wiesbaden, den 4. April 1873.

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Polytechn. Journal, 1870, Bd. CXCVI S. 453 und Bd. CXCVIII S. 413.

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Das zur Bestimmung benutzte Glas, Scherben eines Bierseidels, stammt aus der Glashütte des Hrn. Julius Fahdt in Dresden, und wird aus folgendem Satze erhalten:

weißer Sand1000Pfund
calc. 85procent. Schönebecker Soda340
90–92 procent. Pomerenzdorfer Potasche25
dänische Kreide (im trockenen Zustande)114
Nickeloxyd1 1/2Loth.

Die Dauer der Schmelze beträgt 17 Stunden in Siemens' Gasofen.

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Die Sorte II steht pyrometrisch schon wesentlich unter dem besten Grünstädter Thon.

Unter sämmtlichen Normalthonen ist selbst Sorte I die eisenhaltigste.

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Sein pyrometrisches Verhalten kann daher gewissermaßen als Norm dienen, sowohl in Betreff des erreichten Hitzegrades wie für die beschriebenen Erscheinungen.

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