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Jahresbericht 2004 - 1 - www.ikgb.de TU Bergakademie Freiberg Institut für Keramik, Glas- und Baustofftechnik Jahresbericht 2004 www.ikgb.de

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TU Bergakademie Freiberg

Institut für Keramik, Glas- und Baustofftechnik

Jahresbericht 2004

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Herzlich willkommen am Institut für Keramik, Glas- und Baustofftechnik! Seit seiner Gründung strebt das Institut ein ausgewogenes Verständnis über die Werkstoffentwicklung, Verfahrenstechnik, Prüftechnik und Anwendung von anorganischen nichtmetallischen Werkstoffen an und schärft mit seinen 65 Mitarbeitern den Blick des Ingenieurs für ganzheitliche Lösungsansätze in vielfältigen technischen Aufgabenbereichen. Bei vielen Errungenschaften im Hochschulbereich hat das Institut eine Vorreiterrolle gespielt, angefangen bei der anwendungsorientierten Grundlagenforschung bis hin zur Pilotbauteil-fertigung sowie den in Deutschland und Europa einmaligen Studiengang mit seinen 90 Nachwuchsakteuren und die gezielten Drittmittel-Forschungsaktivitäten mit einem Umsatz von ca. 1,4 Mio Euro im Jahr 2004. Besonders hervorzuheben ist die „Marktführung“ in Deutschland und Europa von Hochschulexpertise im Bereich der „kohlenstoffgebundenen Erzeugnisse“ (Lehrstuhl Keramik), der „Glastechnologie“ (Lehrstuhl Glas- und Email-technik) und der „komplexen Trockenmörtelsysteme für die Bauchemie“ (Lehrstuhl Baustofftechnik). Der im Jahr 2004 gegründete „Know-how-Pool“ für die ehemaligen Dozenten garantiert den richtigen Übergang zwischen den Generationen und leitet das Fachwissen der älteren Kollegen und die über Jahre gewachsenen Industriekontakte weiter. Extra für diese Arbeitsgruppe wurden Räume in Institutsnähe durch das Dezernat Technik hergerichtet. Zu den besonderen Baumaßnahmen zählt auch die neue Rohstoffhalle, die die Pilot-Projektmöglichkeiten im Bauteilmaßstab erweitert. Traditionsgemäß hat im Mai 2004 die „Arbeitstagung der Freiberger Silikattechniker“ verbunden mit dem 33. Absolvententreffen stattgefunden. Im Rahmen der Vortragsreihe von Fachleuten aus der Industrie wurde festgestellt, dass die Werte der Ausbildung an der Bergakademie, wissenschaftliche Grundlagen für die relevanten Industriezweige verwertbar aufzubereiten, nach wie vor hohe Priorität haben. Um die bereits etablierte Schiene zur Feuerfestindustrie zu stabilisieren und auszubauen, wurde am Vortag der Veranstaltung der gemeinnützige Verein „Meeting of Refractory Experts Freiberg e.V. – MORE- Freiberg“ gegründet. Dieser hat die Aufgabe alle Partner dieses Segments (Zulieferer von Maschinen, Rohstoffen, Additiven sowie die Wärmedämmstoff- und Feuerfesthersteller und Anwender) auf der neutralen Ebene, die eine Hochschule anbieten kann, zusammenzubringen, ihren Nachwuchs gemeinsam auszubilden und forschungsrelevante Aktivitäten im internationalen Bereich zu koordinieren und auszuführen. Dabei fungiert der Verein nicht nur als ein intelligentes Werkzeug für die Verfestigung von gegenseitig nützlichen Kooperationen mit asiatischen Partnern, wie dies bereits z.B. mit der Wuhan Universität China geschieht, sondern auch als ein flexibles Werkzeug für die langfristige industrienahe Projektausführung durch erfahrene Hochschulmitarbeiter. Die essentielle Wirkung zur Gründung des „@ktivEnergiehaus-Institutes e.V.“ unterstreicht das vielfältige Einsatzpotential des Ausbildungskonzeptes des Institutes dem Nachwuchs zeitgemäße, hochaktuelle Ingenieur-aufgaben anzubieten. Um das Potential der Keramiker, Glas- und Baustoffleute sinnvoll ausschöpfen zu können, erscheint es unumgänglich, dass Hochschule und Industrie inklusive außeruniversitären Forschungseinrichtungen noch stärker zusammenwirken. Eine solche Zusammenarbeit mit der EMPA in Dübendorf wurde 2004 mit dem Hans-Walter-Hennicke-Preis gekrönt. Für die Unterstützung beim Aufbau unserer Aktivitäten sei Gönnern, Freunden, Industriemitstreitern und besonders Mitarbeitern herzlich gedankt. Mit einem herzlichen Glückauf! Prof. C.G. Aneziris Prof. H. Hessenkemper Prof. Th.A. Bier

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Welcome at the Institute of Ceramic, Glass and Construction Materials! Since its foundation the Institute of Ceramic, Glass and Construction Materials aspires to a balanced understanding of materials development, process and test engineering and application technology of inorganic nonmetallic materials and focuses the view of engineer to integral methods of solutions in multifaceted technical fields of activities. The institute plays a major role at many acquirements in the university range, especially from the application-oriented fundamental research up to the pilot production especially by means of an unique course of studies with 90 young actors and by means of selective third-party research activities with a transaction volume of about 1.4 Mio. € in 2004. The highlights are the German- and Europe-wide “market leadership” of the university expertise in the “Carbon bonded Refractories” (Professorship Ceramics), the “Glass technology” (Professorship Glass and Enamels) and the “Complex Dry Mortar System for the Building Chemistry” (Professorship Construction Materials). The “Know-How-Pool” for the alumni research assistants and lecturers, founded in 2004, guarantees the optimal transition between the generations and forwards the know how of the older colleagues, specialized knowledge and the contacts to the industry. For this purpose, new premises close by the Institute were made up due to the Department of Technics of the TU Bergakakademie Freiberg. Furthermore the new building for raw materials extends the pilot-project possibilities of the Institute. Traditionally, the workshop “Arbeitstagung der Freiberger Silikattechniker” associated with the 33th alumni meeting was taking place in May 2004. During the workshop the education qualities at the TU Bergakademie Freiberg were underlined, as well as that the utilizable processing of the basic scientific approach for the relevant branches of industry still has a high priority. In order to consolidate and extend the already established conjunction with the refractory industry, the non-profit association “Meeting of Refractory Experts Freiberg e.V. – MORE-Freiberg” was founded on the day before the workshop. The main task of the association is to bring together all partners of the refractory industry segment (supplier of machines, raw materials, additives as well as refractory producers and end users), to educate and qualify together the young people and to coordinate and execute the relevant research activities in the international area. Thereby the association acts not only as an intelligent tool for the consolidation of reciprocal advantageous cooperation with Asiatic partners, such as with the Wuhan University in China but also as a flexible tool for the long-term industry-closed project execution by experienced university employees. The essential involvement in the foundation of “@ctive-Energy-House-Institute e.V.” emphasizes the various potentials of institutes´ education concept to offer the modern up-to-date engineering tasks to students. In order to tap the full knowledge potential of ceramic, glass or construction materials experts, a stronger cooperation between the university and industry becomes indispensable. Such team work with the EMPA Dübendorf (Switzerland) was crowned with the Hans-Walter-Hennicke-Award in 2004. Sincere thanks for the support of our activities are given to all patrons, friends, industry combatants and especially colleagues of the Institute of Ceramic, Glass and Construction Materials. Yours sincerely Prof. C.G. Aneziris Prof. H. Hessenkemper Prof. Th.A. Bier

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1 Allgemeine Informationen 1.1 Organisationsform Das Institut für Keramik, Glas- und Baustofftechnik der Technischen Universität Bergakademie Freiberg wurde 1950 als Institut für Keramik durch Prof. Dr. Th. Haase gegründet. Im Jahre 1954 wurde es umbenannt zum Institut für Silikathüttenkunde mit gleichzeitiger Erweiterung der Lehr- und Forschungsinhalte auf die Bereiche Glastechnik sowie Bindemittel und Baustoffe und hat von 1968 - 1990 als Wissenschaftsbereich Silikattechnik bestanden. 1990 wurde es wieder im Sinne seiner Gründung ein Institut für Silikattechnik. Im Jahr 2000 konnte das Institut sein 50jähriges Bestehen feiern. Im Oktober 2002 erfolgte die Umbenennung des Institutes in Institut für Keramik, Glas- und Baustofftechnik. Das Institut für Keramik, Glas- und Baustofftechnik ist eines der elf Institute der Fakultät für Maschinenbau, Verfahrens- und Energietechnik der TU Bergakademie Freiberg. Weiterhin ist das Institut organisatorisch mit dem in Meißen angesiedelten Verein zur Förderung von Innovationen in der Keramik e.V. verbunden. Das Keramik-Institut des Vereins ist gleichzeitig ein An-Institut der TU Bergakademie Freiberg. 1995 wurde die Arbeitsgruppe Freiberg des Max-Planck-Institutes für Kolloid- und Grenzflächenforschung dem Institut angeschlossen. Das Institut ist Mitglied der Deutschen Glastechnischen Gesellschaft (DGG), der Deutschen Keramischen Gesellschaft (DKG) und förderndes Mitglied des Fachverbandes der Deutschen Ziegelindustrie. Im Verein der Freunde und Förderer der TU Bergakademie Freiberg e.V. wurde mit Wirkung vom 15.12.1999 ein

- Förderkreis Silikattechnik - gebildet. Diesem Förderkreis gehören zwischenzeitlich zahlreiche Absolventen und Institutsangehörige an. Mehr als 30 Sponsoren aus Industrie und Wirtschaft konnten seit 2000 für diesen Förderkreis bereits gewonnen werden. Im Mai 2004 wurde der Verein - „Meeting of Refractory Experts e.V. – MORE-Freiberg“ gegründet. Er soll als nationaler und internationaler Treffpunkt von Feuerfestexperten fungieren und widmet sich insbesondere der Förderung des wissenschaftlichen Erfahrungsaustausches und des wissenschaftlichen Nachwuchses. Weiterhin wurde 2004 der „Know-How-Pool“ für ehemalige Dozenten des Institutes errichtet. In diesem Know-How-Pool sind seit April 2004 die ehemaligen Mitarbeiter Dr. Ulbricht, Dr. Seifert und Dr. Melzer tätig.

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1.2 Personelle Aufstellung Geschäftsführender Institutsdirektor: Prof. Dr.-Ing. habil. Christos G. Aneziris Lehrstuhl Keramik:

Professor: Prof. Dr.-Ing. habil. Christos G. Aneziris

Sekretariat: Kerstin Baldauf Tel.: 03731/39 2608

Fax: 03731/39 2419 E-mail: [email protected] Besucheradresse: Agricolastr. 17 09599 Freiberg

Wissenschaftliche Dr.-Ing. Réka Barabás Mitarbeiter: Dr.-Ing. Dmitry Borzov

Dipl.-Chem. Dimitrios Dimas Dipl.-Ing. Undine Fischer

Dipl.-Ing. Michael Hampel Dipl.-Ing. Felix Homola Dipl.-Ing. Jana Hubálková Dipl.-Ing. Georgios Kalogeropoulos Dr.-Ing. Dieter Melzer (bis 30.04.2004) Dipl.-Ing. Cornelia Paul Dipl.-Ing. Bianka Pech Dipl.-Ing. Uta Popp Dipl.-Ing. Vassilios Rouggos Dipl.-Ing. Wolfgang Schärfl Dipl.-Ing. Thomas Schemmel Dipl.-Ing. Gert Schmidt (bis 30.09.2004) Dr. rer. nat. Bernd Ullrich

Technische Burgi Grahl Angestellte: Ursula Querner Lehrstuhl Glas- und Emailtechnik:

Professor: Prof. Dr.-Ing. Heiko Hessenkemper

Sekretariat: Kathrin Voigt Tel.: 03731/39 3293

Fax: 03731/39 2451 E-mail: [email protected]

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Besucheradresse: Leipziger Str. 28 09599 Freiberg

Wissenschaftliche Dr.-Ing. Khaled Al Hamdan Mitarbeiter: Dipl.-Ing. Sania Berg Dipl.-Ing. Agnieszka Bielecka Dipl.-Ing. Piotr Bienarz Dipl.-Ing. Ronny Hengst Dipl.-Ing. Heide Landfermann-Hessenkemper Doz. Dr.-Ing. Diethard Höhne Dr.-Ing. Sabine Hönig Dipl.-Ing. Rico Löbig Dipl.-Ing. André Nadolny Dipl.-Ing. Michael Scheidhauer Technische Ursula Glatz Angestellte: Angelika Seifert Lehrstuhl Baustofftechnik:

Professor: Prof. Dr.-Ing. Thomas A. Bier

Sekretariat: Monika Wenige Tel.: 03731/39 4243 Fax: 03731/39 2419 E-mail: [email protected]

Besucheradresse: Agricolastr. 17 09599 Freiberg

Wissenschaftliche Dr.-Ing. Katja Dombrowski Mitarbeiter: Tomohiro Emoto (MSc.)

Dipl.-Ing. Kathrin Häußler Dipl.-Ing. Tobias Hölscher Prof. Syed Ali Rizwan (MSc.) Dipl.-Ing. Jan Sachl Dipl.-Ing. Gert Schmidt (seit 01.10.2004) Dipl.-Geol. Torsten Westphal

Technische Brita Petzold Angestellte: Jaqueline Höhne Karin Hasterok

Know-How-Pool Dr.-Ing. Dieter Melzer (seit 01.05.2004) Mitglieder: Doz. Dr.-Ing. Joachim Ulbricht Dr.-Ing. Harald Seifert

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Technische Angestellte Sighard Reymann (bis 30.06.2004) im Silikattechnikum und: Bernt Lieber in der Werkstatt: Günter Görner Max-Planck-Gruppe: Dr. Klaus Werner Stöckelhuber Dr. Hajo Stechemesser Dipl.-Chem. Andreas Wenger Dipl.-Ing. Radoslav Pristavok Birgit Schulze Auszubildender als Rico Kaulfürst Physiklaborant Seit Januar 2001 wird das Institut von einem Vorstand geleitet. Ihm steht Prof. Dr. Christos G. Aneziris als geschäftsführender Direktor des Institutes vor. Dem Vorstand gehören an: die drei ordentlichen Professoren (mit Stimmrecht) und jeweils ein Vertreter der akademischen und sonstigen Mitarbeiter (beratend). Die Vorstandsberatungen finden unter Vorsitz des geschäftsführenden Direktors und Teilnahme der Hochschullehrer, der zwei gewählten Vertreter mit beratender Stimme, der Oberassistenten des Institutes sowie der Bildungsbeauftragten statt. Seit dem Wintersemester 2003/2004 ist Prof. Th.A. Bier Studiendekan für den Studiengang Keramik, Glas- und Baustofftechnik. 2 Lehre 2.1 Statistischer Teil Für den Studiengang Keramik-, Glas- und Baustofftechnik (einschließlich Aufbaustudium Keramik-, Glas- und Baustofftechnik) waren im Studienjahr 2003/2004 folgende Studentenzahlen aktuell: WS 2003/2004 Studenten 75 Aufbaustudenten 1 Doktoranden 24 Habilitanden 1 ∑ 101

Mit dem Sommersemester nahmen 1 Student und im Wintersemester 16 Studenten ihr Studium im Studiengang Keramik-, Glas- und Baustofftechnik auf. Im Studiengang Verfahrenstechnik studieren in der vom Institut betreuten Studienrichtung Ceramic Engineering 8 Studenten.

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Vom 18.-20.02.2004 und vom 13.-15.07.2004 fanden nach den Erfolgen der Vorjahre wieder Schülerkollegs „Keramik-, Glas- und Baustofftechnik“ statt, die von 23 bzw. 17 Schülern besucht wurden. Neben Vorlesungen, Praktika und Abendveranstaltung mit den Studenten fanden wieder Exkursionen statt (Porzellanmanufaktur Meissen, KeraTeam Leisnig, NARVA Lichtquellen Brand-Erbisdorf), die großen Anklang bei den Teilnehmern fanden. Im Rahmen der Sommeruniversität 2004 beteiligte sich das Institut aktiv mit Vorträgen und Praktika an der Projektwoche „Wie die Väter so die Töchter – Frauen in Naturwissenschaft und Technik“. Im Rahmen eines DAAD Austauschs mit der University of Prishtina in Mitrovica hielt Prof. Bier vom 12.-14.12.2004 einführende Vorlesungen über Baustofftechnik für Studenten der Materialwissenschaften in Prishtina und der Polytechnischen Universität von Tetovo, Mazedonien. Schüler und Schülerinnen verschiedener Gymnasien weilten zu Projekttagen in Freiberg und wurden in verschiedenen Praktika im Institut betreut und mit dem Studiengang Keramik-, Glas- und Baustofftechnik bekannt gemacht. Im Juni 2003 wurde gemeinsam mit Herrn Köppel, dem Chemie-Fachlehrer des Geschwister-Scholl-Gymnasiums, ein Entwurf für einen Wahlgrundkurs „Silikate“ für Schüler der 11. Klassen vorbereitet, der an das Kultusministerium zur Begutachtung weitergeleitet wurde. Nach der Bestätigung des Wahlgrundkurses durch das Ministerium startete im Schuljahr 2004/2005 erstmals dieses Lehrangebot. 14 Schülerinnen und Schüler des Geschwister-Scholl- und des Rülein-Gymnasiums Freiberg nahmen dieses Angebot an. Die Herren Prof. Dr. Aneziris, Prof. Dr. Hessenkemper, Prof. i.R. Dr. Schlegel sowie Dr. Ullrich, J. Hubálková, A. Nadolny, R. Löbig und K. Häußler übernahmen Vorlesungen und Praktika. 2.2 Rahmenbedingungen für Lehre und Studium Die Studienkommission und der Prüfungsausschuss werden von nachfolgend genannten Personen gebildet: Studienkommission: Prof. Dr. Thomas Bier – Studiendekan (Vertreter: Prof. Hessenkemper) Prof. Dr. Heiko Hessenkemper Dipl.-Ing. Kathrin Häußler Studenten: Carmen Hille, Nora Kuhlmann, Doreen Nauert Prüfungsausschuss: Prof. Dr. Thomas Bier – Studiendekan (Vertreter: Prof. Hessenkemper) Prof. Dr. Heiko Hessenkemper Prof. Dr. Christos Aneziris Dipl.-Ing. Kathrin Häußler (Vertreter: Dipl.-Ing. André Nadolny) Studenten: Carmen Hille (Vertreter: Doreen Nauert)

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Seitens der Studenten besteht weiterhin sehr großes Interesse – abgesehen von finanziellen Vorteilen – zur Mitarbeit an Forschungsvorhaben des Institutes, die von einfachen Labor- und Technikumsarbeiten bis hin zur Ermittlung wissenschaftlicher Ergebnisse und Auswertung derselben reichen. Es erfolgte ebenfalls eine Einbindung der Studenten in die Studien-Werbeaktivitäten des Institutes und die Betreuung von Schülergruppen am Institut. 2.3 Studienwerbung Die Studienwerbung nimmt einen äußerst wichtigen Platz in der Öffentlichkeitsarbeit des Institutes ein. Das Institut präsentierte sich auf zahlreichen Veranstaltungen der zentralen Studienwerbung der TU Bergakademie Freiberg, wie zu den Tagen der offenen Tür sowie zum Schnuppertag für Unentschlossene mit Exponaten und Informationsmaterial am Fakultätsstand sowie durch Vorträge von Prof. Dr. Hessenkemper und Prof. Dr. Aneziris. Weiterhin nutzen Mitarbeiter des Institutes verschiedene Veranstaltungen in den Berufsinformationszentren, auf Bildungsmessen und in vielen Gymnasien, um Studienmöglichkeiten der Universität und im Speziellen unseren Studiengang vorzustellen. Tag der offenen Tür - 15.01.2004

- K. Häußler, Prof. Dr. H. Hessenkemper, Prof. Dr. C.G. Aneziris Schülerpraktikum – Berufliches Gymnasium „Julius Weisbach“ - 19.-23.01.2004 - Dr. K. Dombrowski, Dr. B. Ullrich, Dr. D. Höhne, Dr. S. Hönig 4.Schülerkolleg KGB - 18.-20.02.2004

- K. Häußler, B. Pech, J. Hubálková, K. Hasterok, Prof. Dr. H. Hessenkemper Hochschultag im BIZ Dresden - 06.03.2004

- K. Häußler Vortrag - Klosterschule Roßleben - 10.-11.03.2004

- Dr. B. Ullrich Hochschultag BIZ Oschatz - 27.03.2004

- K. Häußler Vorlesung und Praktikum - Studienkolleg Freiberg - 31.03.2004

- K. Häußler, Prof. Dr. C.G. Aneziris, Dr. B. Ullrich, K. Hasterok Vortrag und Praktikum - Gymnasium Coswig - 21.04.2004

- K. Häußler, G. Schmidt, K. Hasterok Schülerpraktikum - Geschwister- Scholl-Gymnasium - 10.-19.05.2004

- K. Häußler Schülerpraktikum - Berufliches Gymnasium „Julius Weisbach“ - 17.-28.05.2004

- Dr. B. Ullrich

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Vortrag - Cotta-Gymnasium Brand-Erbisdorf - 24.05.2004 - K. Häußler

Tag der offenen Tür - 05.06.2004

- K. Häußler, Prof. Dr. H. Hessenkemper, Prof. Dr. C.G. Aneziris, Prof. Dr. Th.A. Bier Vortrag - Gymnasium Oelsnitz - 14.06.2004

- K. Häußler Schülerpraktikum – Gymnasium Hainichen - 14.-25.06.2004

- Dr. B. Ullrich

Vortrag - Gymnasium Kirchberg - 15.06.2004 - K. Häußler

Vortrag und Praktikum - Gymnasium Kirchberg - 16.06.2004

- Dr. B. Ullrich, K. Häußler, K. Hasterok Vortrag - Gymnasium Nossen - 17.06.2004

- K. Häußler, Prof. Dr. H. Hessenkemper Schülerpraktikum - Rülein-Gymnasium - 21.06.-02.07.2004

- K. Häußler Standbetreuung - Zulieferer-Messe Z 2004 Leipzig - 22.-24.06.2004

- W. Schärfl, D. Wittig Vortrag und Führung - Gymnasium Heiligenstadt - 30.06.2004

- K. Häußler, B. Pech Vortrag - Gymnasium Kamenz - 05.07.2004

- K. Häußler Praktikum und Führung - Gymnasium Stollberg - 07.07.2004

- K. Häußler, B. Pech, J. Hubálková, G. Schmidt, K. Hasterok Praktikum und Führung - Gymnasium Kamenz - 07.07.2004

- K. Häußler, F. Homola, A. Nadolny, G. Schmidt, K. Hasterok 5. Schülerkolleg KGB - 13.-15.07.2004

- K. Häußler, Prof. Dr. H. Hessenkemper, Dr. S. Hönig, K. Hasterok, G. Schmidt, B. Pech, M. Hampel

Sommeruni - „Wie die Väter so die Töchter“ - 14.-16.07.2004

- K. Häußler, K. Hasterok, B. Pech Vorträge - Gymnasium Altenberg - 24.08.2004

- B. Pech, K. Häußler

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Schnuppertag für Unentschlossene - 11.09.2004 - Prof. Dr. H. Hessenkemper, Prof. Dr. C.G. Aneziris, Prof. Dr. Th.A. Bier, K. Häußler

Vorträge und Standbetreuung - Gymnasium Hoyerswerda - 22.09.2004

- K. Häußler Ausstellung zum Studiengang KGB - Gerber-Passage, Freiberg - 22.09.-31.10.2004

- K. Häußler, K. Hasterok, B. Pech Standbetreuung - Bildungsmesse Leipzig - 12.-13.11.2004

- K. Häußler Vortrag und Vorbereitung des Schülerlabors – Bosch-Stifung Dresden - 25.-27.11.2004 - Prof. Dr. C.G. Aneziris Vortrag zum Tag der Wissenschaften - Gymnasium Forst - 09.12.2004

- K. Häußler Wahlgrundkurs „Silicium“ - Geschwister-Scholl- und Rülein-Gymnasium – ab 11/2004

- Prof. Dr. C.G. Aneziris, Prof. Dr. H. Hessenkemper, Prof. i.R. Dr. E. Schlegel, Dr. B. Ullrich, J. Hubálková, A. Nadolny, R. Löbig, K. Häußler

Ausstellung zum Studiengang KGB - Porzellanmuseum Selb - ab 12/2004 2.4 IAESTE- und SOKRATES-Stipendianten im IKGB

Akram Maktouf Universität Tunis / Tunesien IAESTE 01.07.-31.08.2004 Olga Ostroucha Lomonossow-Universität Moskau / Russland IAESTE 01.08.-30.09.2004 Ildiko Kiss Universität Veszprem / Ungarn SOKRATES

2 Semester (WS 2003/2004 + SS 2004) - Teilstudium Csilla Parscai Universität Miskolc / Ungarn SOKRATES 1 Semester (SS 2004) - Diplomarbeit Dr. N. Hegmann Universität Miskolc / Ungarn SOKRATES - Dozentenmobilität März 2004 Viktor Banhidi Universität Miskolc / Ungarn

SOKRATES - Dozentenmobilität März 2004

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2.5 Gastwissenschaftler im IKGB

T. Emoto (MSc.) UBE Industries / Japan 11/2003-10/2005 Prof. F. Young Neuseeland 04.-07.07.2004 Prof. B. Radoev Universität Sofia / Bulgarien

15.06 – 30.07.2004 2.6 Exkursionen 2004 Die Organisation der Pflichtexkursion 2004 erfolgte durch Dr. Höhne, Frau Pech sowie unseren polnischen Doktoranden Agnieszka Bielecka und Pjotr Bieniarz. Wie bereits im vergangenen Jahr wurde die Exkursion auf der Basis der Vereinbarung zwischen der VNG Leipzig, der TU BA Freiberg, der VSCHT Praha und der NTNU Trondheim durchgeführt und finanziell großzügig unterstützt. An der Exkursion vom 26.9.–01.10.2004, die in diesem Jahr in Krakow/Polen und Umgebung durchgeführt wurde, nahmen Studenten des Studienganges Keramik-, Glas- und Baustofftechnik der VSCHT Praha, der TU Bergakademie Freiberg, der AGH Krakow und der NTNU Trondheim und Betreuer teil. Besichtigungsprogramm:

- Zementwerke Malogoszcz (Lafarge)

- Feuerfestwerke Skawina (Vesuvius)

- Institut für Glas und Keramik der AGH

- Glaswerk Czestochowa (Stölzle)

- Gipswerk Nida Gips (Lafarge)

Der Ablauf und die gesammelten Eindrücke sind als außerordentlich positiv einzuschätzen. Besonderer Dank gilt der VNG Leipzig für die finanzielle Unterstützung des Projektes. Im Rahmen der Fachvorlesungen werden den Studenten zusätzlich Exkursionen in silikattechnische Betriebe sowohl in der näheren als auch in der weiteren Umgebung Freibergs angeboten, wie z.B.

- 2-tägige Fachexkursion - Fa. Zschimmer&Schwarz/Lahnstein (Vorträge und Praktika in den Bereichen Feuerfesttechnologie, Glasur- und Dekortechnologie, Extrusionstechnik, Folienguß, Spritzguß und Drucktechnik)

- 2-tägige Fachexkursion - Fa. Eirich/Hardheim, Fa. AKW Amberg und Fa.

RHI Marktredwitz (Vorträge und Praktika in den Bereichen Mischtechnik und Feuerfesttechnologie)

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Lehrstuhl Keramik

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3 Lehrstuhl Keramik Das Jahr 2004 wurde für die keramische Gruppe von einer beträchtlichen Anzahl von strategischen Projekten gekennzeichnet (DFG, Alexander-Tutsek-Stiftung, Stiftung Industrieforschung, AiF, Pro-Inno, Zutech und ca. 10 Forschungsvorhaben direkt von der Industrie). Diese positive Projektbilanz wurde auch von einer Erhöhung der wissenschaftlichen Mitarbeiter auf 16 begleitet. Für die 2004-2006-Periode stehen folgende Schwerpunkte im Vordergrund: Hochtemperaturbenetzbarkeit

- Evaluierung und Verifizierung von Messmethoden - Mikrostrukturierung von Oberflächen zur Generierung eines Hochtemperatur „Lotus“-

Effektes - Stromunterstützte Benetzbarkeit - Regenerative Schichten

Kohlenstoffgebundene Feuerfesterzeugnisse

- Flexibilität von kohlenstoffgebundenen Kompositsystemen - Beschichtete Granulate - Press-, Extrusion- und Gießtechnologien

Silikattechnik

- Werkstoffentwicklung von ultraleichten Silikatstrukturen - Funktionsoberflächen, Glasuren

Filtertechnologie

- Schaumlose Keramikfilter-Technologie - Stromunterstützte Metallfiltration - Dieselrußpartikelfiltration

In mehr als 15 Veröffentlichungen, 6 Patentanmeldungen und einer Patenterteilung entfaltet sich der Brückenschlag zwischen den keramischen Fachdisziplinen für Innovation in der Grundlagen- und industrienahen Forschung. Speziell die Betrachtungsweise des Lehrstuhls bezüglich einer „Modernen Feuerfestwissenschaft“ wurde in der Zeitschrift „Refractory Manual 2004“ mit zahlreichen Beiträgen demonstriert. Das neue Atmosphärische Rasterelektronenmikroskop mit eingebauter Heizbank als auch das neue Flammspritzensystem unterstützten diese Hochtemperaturaktivitäten. Wenn Keramiken mit zu den ältesten bekannten Werkstoffen des Menschen gehören, so bietet eine wissenschaftliche Beschäftigung mit dieser Materialgruppe in unserer Zeit eine ungewöhnlich große Vielfalt von Entwicklungsmöglichkeiten unter der aristotelischen Betrachtung, dass „ein nobler Wettbewerb zum Erfolg verhilft“. Für die Unterstützung beim Aufbau unserer keramischen und feuerfesten Innovationskette in Freiberg sei Gönnern, Freunden und Mitarbeitern herzlich gedankt. Prof. C.G. Aneziris

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3 Professorship Ceramics and Refractory Materials The year 2004 was characterized for the ceramic group by a substantial increase of strategic projects (1 supported by the German Research Foundation (DFG), 1 by the Alexander Tutsek Foundation,1 by the Foundation of Industrial Research, 4 supported by German Federation of Industrial Cooperative Research Associations (AiF) and 10 projects directly by the industry) followed also by an increase of scientific staff members (16). The ceramic group is for the period 2004-2006 focusing on the following four scientific topics: High temperature Wettability - Evaluation of measuring methods - Micro-structuring of surfaces for activating a high temperature “Lotus Effect” - Electrical assisted wetting or anti-wetting - Regenerative layers Carbon bonded Refractories - Flexibility of carbon bonded composite systems - Coated granules - Press-, extrusion- and casting technologies Silicate technology - Design and development of lightweight silicate materials - Functional surfaces, glazes Filter technology - Foamless ceramic filter technology - Electrical assisted metal filtration - Diesel soot filtration More than 15 paper contributions as well as 6 new patent applications followed by one granted patent underline the bridging of ceramic disciplines for innovation in basic science as well as the industrial oriented focus. Especially the approach of the professorship on “Modern Refractory Science” has been demonstrated on the publication of the “Refractory Manual 2005”. The new High Temperature Environmental Scanning Electron Microscope, the Hot Stage Microscope as well as the Flame Spraying System support these activities. By keeping in mind the words of Aristotle “Where there is noble competition, there is victory” I would like to thank my staff as well as all of our supporters for “the chain of ceramic and refractory innovation in Freiberg”. Prof. C.G. Aneziris

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Jahresbericht 2004 - 16 - www.ikgb.de

3.1 Publikationen 3.1.1 Veröffentlichungen in Zeitschriften und Fachbüchern Jaunich, H.; Aneziris, C.G.; Hubálková, J.; Pech, B.: Foamless ceramic filter approaches for metallurgy applications, Proceedings of 47th International Colloquium on Refractories, Aachen 13.-14. October 2004, 179 Aneziris, C.G.; Homola, F.: Comparison of electrical assisted high temperature wettability in oxide and carbon based refractories, Refractories Manual / Interceram (2004), 52-56 Aneziris, C.G.; Homola, F.; Hopf, M.: Electrical assisted corrosion and erosion resistance of carbon bonded refractories for special lining zones and near net shape casting technology, Taikabutsu Overseas 56 (2004) [9], 430 – 434 Borzov, D.; Aneziris, C.G.; Hampel, M.; Ulbricht, J.: Flexibility of MgO-C refractories due to bending test, Proceedings of 47th International Colloquium on Refractories, Aachen 13.-14. October 2004, 51-54 Aneziris, C.G.; Borzov, D.; Ulbricht, J.: Phenolic Resins with Carbo-Resin Additions for improved MgO-C Refractories, Euro Ceramics VIII, Trans Tech Publications, (2004), 1767-1770 Aneziris C.G.; Schulle, W.; Fischer U.; Uebel, J.; Grziwa, M.: Optimisation of the body-degassing and the quality of the glaze surface under single fast firing conditions, Euro Ceramics VIII, Trans Tech Publications, (2004), 1471-1474 Aneziris, C.G.; Homola, F.; Borzov, D.: Materials and Process Development of Advanced Carbon Refractories for Innovative Metal Processing, Advanced Engineering Materials 6 (2004) [7], 562-568 Aneziris C.G.; Borzov, D.; Schmidt, G.: Improved Carbon bonded MgO-Materials as smart refractories, Proceedings of Tehran International Conference on Refractories 2004, Iran University of Science and Technology, Narmark, Tehran, 56-63 Aneziris, C.G.; Kim, I.J.; Kim, H.C.; Han, I.S.: Negative thermal expansion up to 1000 °C of ZrTiO4-Al2TiO5 Ceramics for High-Temperature Applications, Key Engineering Materials, High performance Ceramics III, 280-283 (2004), 1179-1184 Boenigk, W.; Christoph, J.; Schnitzler, D.; Stiegert, J.; Aneziris, C.G.; Borzov, D.; Ulbricht, J.: MgO-C-Bricks produced in a cold-mixing process using a graphitic binder system, Proceedings of 47th International Colloquium on Refractories, Aachen 13.-14. October 2004, 46-50 Homola, F.; Aneziris, C.G.: Comparison of electrical assisted high temperature wettability in oxide and carbon based refractories, Proceedings of 47th International Colloquium on Refractories, Aachen 13.-14. October 2004, 253-257 Jaunich, H.; Aneziris, C.G.; Hubálková, J.: Innovative Filter and Feeder Approaches for Advanced Metal Casting Technologies, Refractories Manual/Interceram (2004), 18-21

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Aneziris, C.G.; Hubálková, J.: MORE Freiberg e.V.: A platform for bridging ceramic disciplines for innovation in refractories, cfi/Ber. DKG 81 (2004), E37-E40 3.1.2 Vorträge und Poster Homola, F.: Stromunterstützte Hochtemperaturbenetzbarkeit, Gründungsveranstaltung MORE Freiberg e.V. verbunden mit dem XXXIII. Absolvententreffen der Freiberger Silikattechniker, Freiberg, 07.-08.05.2004 Aneziris, C.G.; Homola, F.: Stromunterstützte Hochtemperaturbenetzbarkeit von oxidischen und kohlenstoffgebundenen Feuerfestwerkstoffen, DKG-Jahrestagung, Karlsruhe, 11.-13.10. 2004 Aneziris, C.G.; Homola, F.: Comparison of electrical assisted high temperatue wettability in oxide and carbon based refractories, 47. Internationales Feuerfest-Kolloquium, Aachen, 13.-14.10.2004 Aneziris, C.G.; Borzov, D.; Ulbricht, J.; Schmidt, G.: Improved carbon bonded MgO materials as smart refractories; Tehran International Conference on Refractories; Tehran, Iran, 5/2004 Fischer, U.: Einmal-Schnellbrandtechnologie aus der Sicht der temporären Hilfsstoffe, Gründungsveranstaltung MORE Freiberg e.V. verbunden mit dem XXXIII. Absolvententreffen der Freiberger Silikattechniker, Freiberg, 07.-08.05.2004 Aneziris, C.G.; Schulle, W.; Fischer, U; Paul, C.; Uebel, J.; Grziwa, M.: Optimierung der Scherbenentgasung und der Glasuroberflächenqualität unter Einmal-Schnellbrandbedingungen, DKG Jahrestagung, Karlsruhe, 11.-13.10.2004

Melzer, D.: Brückenschlag von Keramikdisziplinen für Feuerfestinnovationen, Tagung der Deutschen Gesellschaft für Feuerfest– und Schornsteinbau, Dresden, 29.10.2004 Hubálková, J.; Aneziris, C.G., Pech, B.; Jaunich, H.: Keramische Fliegenfänger für Flüssigmetall-Filtration, Sitzung GA FF-Stoffe des Stahlinstituts VDEh, Freiberg, 30.06.2004. Hubálková, J.: Cold crushing strength as a function of the structural order of self-flowing castables, 47. Internationales Feuerfest-Kolloquium Aachen, 13.-14.10.2004 Aneziris, C.G.; Hubálková, J.: Brückenschlag von keramischen Disziplinen für feuerfeste Innovationen, Sitzung GA FF-Stoffe des Stahlinstituts VDEh, Freiberg, 30.06.2004 Aneziris, C.G.; Borzov, D.: MgO-C-Steine, Sitzung GA FF-Stoffe des Stahlinstituts VDEh, Freiberg, 30.06.2004 Stiegert, J.; Aneziris, C. G.; Boenigk, W.; Borzov, D.; Jacob, Ch.; Schnitzler, D.; Ulbricht, J.: Herstellung von MgO-C-Steinen im Kaltmischverfahren unter Verwendung eines

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graphitierbaren Bindemittelsystems, 47. Internationales Feuefest-Kolloquium, Aachen, 13.-14.10.2004 Borzov, D.; Aneziris, C.G.; Hampel, M.; Ulbricht, J.: Flexibilität von MgO-C-Feuerfesterzeugnisse über Biegefestigkeitsuntersuchungen, 47. Internationales Feuefest-Kolloquium, Aachen, 13.-14.10.2004 Ulbricht J.; Aneziris, C.G.; Asano K.: Kohlenstoffgebundene Feuerfesterzeugnisse für Konverter-Metallurgie, DKG-Jahrestagung, Karlsruhe, 11.-13.10.2004 3.1.3 Erteilte Patente Aneziris, C.G.; Melzer, D.: Unterstützte Filtriereigenschaften von feuerfesten Filterbauteilen in der Metall- und/oder Schlackenschmelzfiltration unter Stromzuführung und/oder mit elektrischen und/oder elektrochemischen und/oder elektromagnetischen Wirkungsmechanismen, DE 102 01 357 vom 15.01.2004 3.1.4 Patentanmeldungen Pech, B.; Aneziris, C.G.; Hubálková, J.; Schärfl, W.; u. a.: „Spaghetti Filters“ – a porous non-ordered ceramic filter comprising an irregulary heaped refractory strand, FS 1727 Aneziris, C.G.; Hubálková, J.; Kynast, A.; Stingl, P.; Käfer, D.; Schiller, G.; Schulze, G.: Gusskerne aus einem Werkstoff auf der Basis von Salz, DE 102004035976.8 vom 23.07.2004 Aneziris, C.G.; Hubálková, J.; Kynast, A.; Stingl, P.; Käfer, D.; Schiller, G.; Schulze, G.: Gusskerne aus einem Werkstoff auf silikatischer Basis, DE 102004035973.3 vom 23.07.2004 Aneziris, C.G.; Hubálková, J.; Kynast, A.; Stingl, P.; Käfer, D.; Schiller, G.; Schulze, G.: Gusskerne aus einem Werkstoff auf der Basis von Kohlenstoff, DE 102004035977.6 vom 23.07.2004 Aneziris, C.G.; Hubálková, J.; Essock, D.; Jaunich, H.: Interlinked Ceramic Structure, US 0419993.1 vom 09.09.2004 Aneziris, C.G.; Pech. B.; Schärfl, W.; Hubálková, J.; Essock, D.; Jaunich, H.: Ceramic Article Production Method and Article Produced Thereby, US 0419992.3 vom 09.09.2004 Aneziris, C.G.; Borzov, D.; Ulbricht, J.; Boenigk, W.; Stiegert, J.: Herstellung von umweltfreundlichen kohlenstoffgebundenen Feuerfesterzeugnissen im Kaltmischverfahren, DE 102004002561.4 vom 17.01.2004

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3.2 Forschungsprojekte 3.2.1 Abgeschlossene Forschungsprojekte Entwicklung und Charakterisierung von feinkörnigen Magnesiakohlenstoff-Feuerfesterzeugnissen

Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. M. Hampel

Laufzeit: 03/04 –10/04 Partner: Rütgers Chemicals AG, Castrop-Rauxel Fördermittel: 16.000 € Motivation Entwicklung eines trocken verpressbaren Versatzes zur Herstellung von hochfesten kohlenstoffgebundenen Schlüsselbauteilen für die Stahlindustrie. Die Bindung soll ausschließlich über Carbores P-Pulverbinder erfolgen, da diese gegenüber den flüssigen Harzen nur niedrige Porenvolumina bilden. Zusammenfassung der Ergebnisse Es konnten im Labormaßstab Probekörper erzeugt werden, die Biegefestigkeiten von über 24 MPa erreichen. Probleme bereiten das Handling der feindispersen Mischungen sowie das noch zu große Porenvolumen der verkokten Probekörper.

Herstellung und Untersuchung von kohlenstoffgebundenen SiC-C-Filterwerkstoffen

Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. M. Hampel

Laufzeit: 10/04 – 12/04 Partner: Foseco GmbH, Borken Fördermittel: 17.000 $ Motivation Für die Herstellung von Filtern für die Stahlschmelzefiltration sollen verschiedene kohlenstoffbildende organische Bindemittel auf ihre Eignung untersucht werden. Vorteilhaft sind bei den kohlenstoffgebundenen Erzeugnissen die verhältnismäßig niedrigen Brenntemperaturen, geringe Schwindungswerte beim Verkoken sowie gute Thermoschock-eigenschaften. Zusammenfassung der Ergebnisse Für die Erzeugung einer Kohlenstoffbindung wurden mehrere geeignete Binder-kombinationen entwickelt. Praxistests sind seitens des Industriepartners in Arbeit.

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Optimierung der Scherbenentgasung und der Glasuroberflächenqualität unter Einmal-Schnellbrandbedingungen von Porzellan (AiF-Vorhaben-Nr. 13146/2)

Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. U. Fischer, Dipl.-Ing. C. Paul

Laufzeit: 03/02 – 02/04 Partner: AiF Berlin

Forschungsstelle 2 - Keramik-Institut Meißen Fördermittel: Insgesamt – 90.000 €, davon 2004 – 6.400 € Motivation Durch die Einführung der Einmal-Schnellbrandtechnologie in der Geschirrporzellanherstellung können erhebliche Kostenreduzierungen gegenüber dem konventionellen Betrieb im Zweimal-Brennverfahren (Glüh- und Glattbrand) erreicht werden. Gleichzeitig ist es möglich bei geringerem Platzbedarf und kürzeren Durchlaufzeiten flexibel auf kundenspezifische und marktwirtschaftliche Erfordernisse zu reagieren. Zusammenfassung der Ergebnisse Die im Forschungsvorhaben erreichten hochwertigen Produkteigenschaften zeigen, dass mit dem optimal verpressbaren Porzellanversatz aus dem Additivgemisch mit 1,0 % (1/3 Optapix PA20G + 2/3 Na-Wasserglas 2,03) und mit der optimalen Glasur die Anpassung von Glasur und Scherben im Einmal-Schnellbrand inklusive einer simulierten Feuerpolitur gelungen ist und damit das Ziel des Vorhabens erreicht wurde.

Im Ergebnis der Projektbearbeitung liegt eine optimierte Einmal-Schnellbrandtechnologie sowie eine spezielle Brennkurve für dieses Verfahren vor, die auch kleinen und mittleren Unternehmen die Möglichkeit bietet, eine Einführung dieser Technologie ohne großen technologischen Aufwand vorzunehmen.

Grundlagenuntersuchungen zum Hochwärmedämmenden Baustoff

Projektleiter/Bearbeiter: Dr.-Ing. D. Melzer Laufzeit: 11/01 – 04/04 Partner: Wienerberger Ziegelindustrie,Werk Hainichen;

Keramikinstitut Meißen; Fördermittel: Insgesamt -129.000 €, davon 2004 – 8.400 € Motivation Hochwärmedämmender Hintermauerziegel mit verbesserter Festigkeit Zusammenfassung der Ergebnisse Im Innoregio –Verbundprojekt wurden großtechnisch Hintermauerziegel mit λ = 0,11 W/mK und Druckfestigkeit > 2 N/mm2 hergestellt. Diese Ziegel besitzen gegenüber herkömmlichen Spitzenprodukten verbesserte Schalldämmeigenschaften und sind weniger stoßempfindlich.

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3.2.2 Laufende Forschungsprojekte Stromunterstützte Filtereigenschaften von Filterkeramiken in der Stahlschmelzfiltration

Projektleiter/Bearbeiter: Dipl.-Ing. B. Pech Laufzeit: 11/02 – 10/06 Partner: Stiftung Industrieforschung, Foseco GmbH Borken Fördermittel: BAT IIa-O Motivation Mittels viskoplastischer Formgebung sollen neue Filterstrukturen aus elektrisch leitfähiger Keramik hergestellt werden. Die Effizienz der Stahlschmelzfiltration soll durch das Anlegen einer Spannung an den Keramikfilter erhöht werden.

Elektrisch oder elektrochemisch unterstützte Hochtemperaturbenetzbarkeit von Feuerfestkeramiken in Kontakt mit Stahl/Schlacke-Systemen zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit (DFG-Vorhaben-Nr. AN 322/4-1)

Projektleiter/Bearbeiter: Dipl.-Ing. F. Homola Laufzeit: 09/03 – 08/05 Partner: DFG - Deutsche Forschungsgemeinschaft Fördermittel: Insgesamt – 24 Monate BAT IIa-O + 18 Monate

Technikerstelle + 21.000 € Sachmittel Motivation Durch gezielte Einbringung eines elektrischen Feldes wird die Benetzbarkeit von feuerfesten Werkstoffen (elektrisch leitend und elektrisch weniger leitend) gegenüber Stahl-/Schlackesystemen verändert, was sich positiv auf die Korrosion des Feuerfestmaterials auswirkt und damit den Verschleiß verringert.

Speiserversatzentwicklung und Fluormessung an Speisern

Projektleiter/Bearbeiter: Dipl.-Ing. F. Homola Laufzeit: 01/03 – 12/05 Partner: Foseco GmbH Borken Fördermittel: 105.000 €, davon 2004 - 40.000 € Motivation Angestrebt wird ein kostengünstigerer Speiser durch Einsatz von Abfallprodukten bei der Herstellung sowie die quantitative Ermittlung von Fluoremissionen.

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Untersuchung von werkstofftechnischen und verfahrenstechnischen Wirkungsmechanismen zur Optimierung der Hochtemperaturbenetzbarkeit, Korrosionsbeständigkeit und Flexibilität von MgO-C Feuerfesterzeugnissen

Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. T. Schemmel

Laufzeit: 04/04 –03/06 Partner: Alexander-Tutsek-Stiftung Fördermittel: ½ BAT IIa-O Motivation Grundlagenuntersuchungen an Magnesiakarbonsteinen in Bezug auf Benetzungseigen-schaften und Wirkung von Zusätzen auf wichtige Einsatzparameter. Bewertung und Verbesserung der Eigenschaften für einen eventuellen Einsatz als Feuerfeststein.

Untersuchungen zur Herstellung, Charakterisierung und Anwendung von Leichtfüllstoffen

Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. G. Schmidt Laufzeit: 12/03 – 12/04 Partner: GEOMIN Erzgebirgische Kalkwerke GmbH Fördermittel: Insgesamt 20.200 €, davon 2004 – 10.100 € Motivation Charakterisierung neuartiger Leichtfüllstoffe mittels Strukturuntersuchungen am Rasterelektronenmikroskop (ESEM) und mit energiedispersivem Analysator (EDX) sowie Messung rheologischer Eigenschaften von Compounds.

Zusammenhang zwischen der realen Flexibilität bei Raumtemperatur und Thermoschockbeständigkeit von kohlenstoffgebundenen MgO-C-Steinen

Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. M. Hampel

Laufzeit: 12/2004 – 03/2005 Partner: Refratechnik Steel GmbH, Düsseldorf Fördermittel: Insgesamt 10.000 €, davon 2004 – 5.000 € Motivation Es sollen Zusammenhänge zwischen der realen Flexibilität bei Raumtemperatur und der Thermoschockbeständigkeit von MgO-C-Steinen anhand von Messungen der Biegelinie vor dem Bruch untersucht werden.

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Werkstoff- und Verfahrensentwicklung von Silicatschaum-Schalldämpferstrukturen für mobile Anwendungen (PRO-INNO-Projekt KF 0404004KUK2)

Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. J. Hubálková, Dipl.-Ing. U. Fischer

Laufzeit: 03/03 bis 02/05 Partner: ULFIRY Freiberg

AiF Berlin Fördermittel: Insgesamt - 71.800 €, davon 2004 – 40.200 € Motivation

Im Rahmen des Projektes soll ein spezielles Auspuffsystem aus Silicatschaum für die Schalldämpfung bei Kraftfahrzeugen entwickelt werden. Dabei ist besonders die hohe Beanspruchung des Materials im Schalldämpfer zu berücksichtigen, d.h. Einsatztemperaturen von –30 bis 600°C, Thermoschockbeständigkeit sowie hohe mechanische Festigkeit. Das Porenvolumen und die Porengröße müssen bezüglich schalldämpfender Eigenschaften optimiert werden.

Einsatz von neuartigen umweltfreundlichen Bindemitteln für kohlenstoffhaltige Feuerfesterzeugnisse (AiF-Vorhaben-Nr. 13895 BR)

Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris/ Dr.-Ing. D. Borzov Laufzeit: 09/03 – 08/05 Partner: Rütgers Chemicals AG, Castrop-Rauxel;

Bakelite AG, Iserlohn-Letmathe; Rath GmbH, Meißen; Didier-Werke AG, RHI Produktionsstätte Aken; Mammut Schmelztiegelwerk Wetro; Ulfiry, Freiberg; Keramik-Institut GmbH, Meißen AiF Berlin

Fördermittel: Insgesamt - 194.350 €, davon 2004 – 102.800 € Motivation Alle heute für die Herstellung kohlenstoffhaltiger Feuerfesterzeugnisse angewendeten Bindemittel weisen Nachteile auf, besonders gibt es keine schadstofffreie Technologie für die Herstellung hochwertiger kohlenstoffhaltiger MgO- und Al2O3-Steine und Massen ohne Erwärmung beim Mischen und Verdichten. Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung einer neuen umweltfreundlichen kalten Formgebungstechnologie für die Herstellung kohlenstoffgebundener MgO-Steine (Verbesserung der ökologischen und anwendungstechnischen Eigenschaften).

Entwicklung und Verifizierung von C-Al2O3 und C-MgO Schieberplattenrezepturen

Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris/ Dr.-Ing. D. Borzov Laufzeit: 04/04 – 12/04 Partner: Rath GmbH Meißen Fördermittel: 14.000 €

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Motivation Es werden vier kunstharzgebundene Schieberplattenrezepturen jeweils zwei auf der Basis C-Al2O3 und zwei auf der Basis C-MgO ausgearbeitet. Es wird ein Restkohlenstoffgehalt nach der Pyrolyse zwischen 6-8% angestrebt.

Mikrowellenregeneration von Dieselpartikelfiltern (ZUTECH-Projekt Nr. 139 ZBR)

Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. W. Schärfl

Laufzeit: 04/04 – 03/06 Partner: IWTT TU Bergakademie Freiberg, FIF Dresden

AiF Berlin Fördermittel: Insgesamt - 159.500 €, davon 2004 – 41.000 € Motivation Die Entwicklung des aktiven mikrowellenregenerierbaren Filtersystems ergibt sich als Kompromiss zwischen den Anforderungen aus dem Fahrzeugbau, der vorhandenen Filtrationswerkstoffe sowie des Regenerationsverfahrens. Ein Partikelfilter, welcher aus einer mikrowellentransparenten Keramik hergestellt ist, kann, da Ruß zu den Mikrowellen gut absorbierenden Stoffen gehört, selektiv regeneriert werden. Dieses aktive Regenerationskonzept ermöglicht somit durch die direkte Ankopplung der Verbrennungsrückstände eine energiesparende Reinigung des Partikelfilters. Werkstofftechnisch stehen bei der Entwicklung von Abgasnachbehandlungssystemen die thermischen, chemischen und mechanischen Eigenschaften im Vordergrund.

Entwicklung einer innovativen Technologie für die Herstellung von Perlit-Mikrokugeln

Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dr.-Ing. J. Ulbricht, Dipl.-Ing. U. Fischer

Laufzeit: 08/04 – 07/05 Partner: S&B Minerals Fördermittel: Insgesamt – 40.000 €, davon 2004 – 20.000 € Motivation Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung und Evaluierung eines speziellen Hochtemperaturofens mit definiertem Temperaturprofil für die Herstellung von geschlossenporigen Mikrokugeln aus Perlitstaub.

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Flammspritzen

Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dr.-Ing. R. Barabás Laufzeit: seit 08/04 Partner: Saint-Gobain Coating Solutions Fördermittel: ____ Motivation Flammspritzen keramischer Materialien auf keramische Substrate (Korrosionsschutz, Reparatur etc.)

Optimierungen bei der Druckgusstechnik

Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. G. Schmidt

Laufzeit: 01/04 – 05/05 Partner: Villeroy & Boch, Faiencerie Torgau Fördermittel: 10.000 € Motivation Untersuchungen von Rissursachen mittels der Rheologie und der Rasterelektronen-mikroskopie.

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3.3 Studentische Arbeiten 3.3.1 Ingenieurpraktika „Entwicklung einer Steatit – Gießmasse“

Verfasser: Michael Klitzsch Betreuer: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris, Dipl.-Ing. G. Schmidt Praktikumsort: Institut für Keramik, Glas- und Baustofftechnik der TU BAF

Lapp Insulators, Wunsiedel Zusammenfassung Substitution eines Specksteinrohstoffs durch Rohstoffe anderer Lagerstätten in einer Schlickervollgußmasse für Steatit-Isolatoren.

„Herstellung eines Leichtbausteines aus hochporösem Schüttgut“

Verfasser: Steffen Dudczig Betreuer: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris, Dr.-Ing. D. Melzer Praktikumsort: Institut für Keramik, Glas- und Baustofftechnik der TU BAF Zusammenfassung Die Untersuchungen gingen von körnigen Stückgütern mit geringen Rohdichten und guten Wärmedämmeigenschaften aus, welche als Leichtbausteine in den gebräuchlichen Formaten herzustellen waren.

„Charakterisierung von Stranggießpulvern“

Verfasser: Ina Ostermay Betreuer: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris Prof. Harmuth / Montanuniversität Leoben, Österreich Praktikumsort: Christian-Doppler-Labor für Eigenschaftsoptimierte Baustoffe des

Instituts für Gesteinshüttenkunde an der Montanuniversität Leoben, Österreich

Zusammenfassung Ziel der Arbeit war eine umfassende Charakterisierung zweier granulierter Stranggießpulver im Phasensystem CaO-Al2O3-SiO2. Es wurden physikalische und thermochemische Eigenschaften beider Gießpulver in Abhängigkeit von der Temperatur und der Atmosphäre untersucht.

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„Untersuchung stofflicher und technologischer Einflussgrößen auf die Herstellung und Eigenschaften keramischer Filterrohre“

Verfasser: Ulrich Jahn Betreuer: Dr.-Ing. Melzer

Dr.-Ing. Kraack / BOS Keramik Velten Praktikumsort: BOS Keramik Velten Zusammenfassung Ziel der Arbeit war es, mit unterschiedlichen Rohstoffen und Aufbereitungsvarianten verschiedene Eigenschaften des Filterrohres zu verändern bzw. zu verbessern. Dabei sollten hauptsächlich die mechanische Festigkeit und die Laugenbeständigkeit unter Beachtung der Kosten für die Rohstoffe und die Aufbereitungsverfahren verbessert werden.

„Werkstoffevaluierung für Tip-Schlüsselkomponenten des MgF-Gießwalzverfahrens“

Verfasser: Jens Michael Betreuer: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris, Dr.-Ing. habil. J. Ulbricht,

Dr. rer. nat. B. Ullrich Praktikumsort: Institut für Keramik, Glas- und Baustofftechnik der TU BAF Zusammenfassung Ziel dieser Arbeit bestand darin, gegenüber einer Mg-Schmelze ein geeignetes, möglichst dichtes, wenig benetzendes und kaum zu filtrierendes FF-Material mit einer geringen WLF zu finden. Es soll als Tip-Komponente der MgF-Gießwalzanlage bei der MgF GmbH zum Einsatz kommen und ein augenblicklich dort vorhandene Stahlsorte ersetzen.

„Beseitigung der Verunreinigungen von Isolatorbomsen durch SiC um die Wiederverwendbarkeit der Scherben zu gewährleisten“

Verfasser: Stephan Holze Betreuer: Dr.-Ing. habil. J. Ulbricht

Dipl.-Ing. Fassbinder / Lapp Insulators Praktikumsort: Lapp Insulators, Wunsiedel Zusammenfassung In dieser Arbeit wurden effektivere Engoben und mögliche Alternativen zu SiC als Brennhilfsmittel untersucht. Dabei wurde eine Vielzahl von Engobenversätzen hinsichtlich ihres Verhaltens mit SiC-Material und der keramischen Masse untersucht sowie herkömmliche LC-, ULC- und zementfreie feuerfeste Betone als Ersatz für das bisher verwendete Brennhilfsmittelmaterial analysiert.

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„Herstellung einer nanoverstärkten, porösen Aluminiumoxidkeramik zur Anwendung in der Membrantechnologie“

Verfasser: Katja Reiter Betreuer: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris Prof. Tsetsekou / TU Kreta, Chania Praktikumsort: TU Kreta, Chania Zusammenfassung Das Ziel dieser Arbeit waren die Untersuchungen spezifischer Eigenschaften einer nanoverstärkten, porösen Aluminiumoxidkeramik, die aus den Rohstoffen Aluminiumoxid, Nanopulver, Zellulose und organisches Material besteht. Dabei wurden verschiedene Versätze hergestellt und untereinander verglichen.

„Korrosion von ATZ-Keramik“

Verfasser: Susann Deter Betreuer: Dr.-Ing. D. Melzer Dr. Begand / Mathys Orthopädie GmbH Praktikumsort: Mathys Orthopädie GmbH Zusammenfassung Um die positiven Eigenschaften des Aluminium- und Zirkonoxides miteinander zu verbinden, wird eine Dispersionskeramik entwickelt, welche auf ihre korrosive Wirkung untersucht wird. Dabei wird die Oberfläche hinsichtlich bestimmter Faktoren, wie der Rauheit, der Mikrohärte und der quantitativen Phasenzusammensetzung charakterisiert.

„Der Einsatz des Tonrohstoffes Jüdenberg im Deichbau- und Deichsanierungsprogramm im Raum Elbe/Elster/Mulde-Sachsen-Anhalt“

Verfasser: Tim Siebert Betreuer: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris Praktikumsort: GP Tonrohstoffe GmbH, Halle (Saale) Zusammenfassung Ziel dieser Arbeit war es, die Eignung des Materials der GP Tonrohstoffe GmbH, speziell aus dem Tonwerk Jüdenberg/Landkreis Wittenberg, Sachsen-Anhalt, für den Einsatz als Dichtungsmaterial sowohl unter stofflichen und bautechnischen als auch unter betriebswirtschaftlichen Gesichtspunkten nachzuweisen.

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„Photonische Kristalle für den sichtbaren Bereich des Lichtes“

Verfasser: Uwe Klippel Betreuer: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris

Dr. Rossner, Dr. K. Pham-Gia / Siemens AG Praktikumsort: Siemens AG, München Zusammenfassung Aufgabe dieser Arbeit bestand darin, eine Abscheidung von Polystyrolkugeln mittels Elektrophorese zu realisieren. Diese sollten mit geeigneten Materialien und Verfahren infiltriert werden, um durch anschließendes Calcinieren einen inversen Opal herzustellen.

„Optimierung eines 31 )( OTiZiPb xx − - Schlickers auf Wasserbasis für das Foliengiessen“

Verfasser: Thomas Landmann Betreuer: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris

Dipl.-Ing. Benkert / Siemens AG Praktikumsort: Siemens AG, München Zusammenfassung Ziel war es eine bereits bestehende Schlickerrezeptur zu optimieren und mit dem Schlicker anschließend dünne und fehlerfreie PZT-Folien herzustellen. Dabei wurden folgende Parameter untersucht: Kompatibilität der Bestandteile, Korngröße des Pulvers, Viskosität der Schlicker, Festigkeit der Folien und Laminate und das Gefüge der fertig gesinterten Keramik.

„Beurteilung der Verwendungsmöglichkeiten von Tonen des Gebietes Potamoi (Kreta) in der Grobkeramik“

Verfasser: Carmen Hille Betreuer: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris

Prof. Kostakis / TU Kreta, Chania Praktikumsort: TU Kreta, Chania Zusammenfassung Das Ziel dieser Arbeit war es, mit analytischen Methoden die Eigenschaften kretischer Tone zu erfassen und die Zusammenhänge zwischen dem Stoffbestand und den technischen Eigenschaften aufzuzeigen, um daraus auf mögliche Verwendungen zu schlussfolgern.

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3.3.2 Studienarbeiten „Untersuchungen zur elektrisch unterstützen Korrosion von selbstfließenden Feuerbetonen auf der Basis von Korund und Spinell“

Verfasser: Antje Kynast Betreuer: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris, Dipl.-Ing. F. Homola Zusammenfassung Die Untersuchungen an selbstfließenden Feuerbetonen auf der Basis von Korund und Spinell zeigten unterschiedliche Ergebnisse im Vergleich zu vorangegangenen Untersuchungen an MgO-C Versätzen. Es konnten daraufhin 2 Theorien für das Wirken elektrischer Felder in diesen beiden Systemen entwickelt und bestätigt werden.

“Untersuchungen zum Einfluss des Brennregimes auf die mechanischen, chemischen und thermischen Eigenschaften der großformatigen Schaumglasproben“

Verfasser: Ulrich Jahn Betreuer: Dr.-Ing. habil. J. Ulbricht, Dipl.-Ing. U. Fischer Zusammenfassung Es wurden großformatige Schaumglasproben aus Weißglasmehl bzw. Behälterglasmehl mit SiC und Calcit hergestellt. An diesen Probekörpern wurden in Abhängigkeit vom Brennregime und der rohstofflichen Zusammensetzung die physikalischen Eigenschaften bestimmt. Besonderer Augenmerk lag dabei auf der Entwicklung der offenen Porosität und deren Bestimmungsmethode bei Schaumgläsern. Als optimal stellten sich keine Einzelwerte heraus, sondern es konnte ein Bereich in Zusammensetzung und Brennführung genannt werden.

“Multi-frequency Microwave Drying of Alumina Ceramics“

Verfasser: Georgios Kalogeropoulos Betreuer: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris, Dipl.-Ing. J. Hubálková Zusammenfassung Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Trocknung von stranggepresster Al2O3-Keramik mittels eines Mikrowellendurchlaufofens untersucht, wobei zwei unterschiedliche Frequenzen der Mikrowellenstrahlung (2,45 und 5,8 GHz) zum Einsatz kamen.

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“Untersuchungen zur Herstellung von keramischen Filtern zur Filtration metallischer Schmelzen“

Verfasser: Thomas Kempe Betreuer: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris, Dipl.-Ing. J. Hubálková Zusammenfassung Es wurden erste Laborversuche zur Herstellung von geordneten Filtern mit Hilfe des plastischen Formgebungsverfahrens durchgeführt. Die hergestellten Filter wurden auf ihre mechanischen Eigenschaften und die Oberflächenbeschaffenheit geprüft.

“Beseitigung der Unreinigungen von Isolatorbomsen durch SiC“

Verfasser: Stephan Holze Betreuer: Dr.-Ing. habil. J. Ulbricht Zusammenfassung Nach Laboruntersuchungen wurden ULC- und LCC-Betone sowie SiC-Feuerbetone als selbstgefertigte Kragen im laufenden Betrieb bei der Firma Insulator eingesetzt und untersucht. Als beste Variante wurde der Feuerbeton 60 LC ermittelt, da er die längste Haltbarkeit zeigte.

3.3.3 Diplomarbeiten “Verifizierung und Charakterisierung von keramischen Werkstoffen für Dieselrußpartikelfilter“

Verfasser: Wolfgang Schärfl Betreuer: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris, Dipl.-Ing. J. Hubálková Zusammenfassung Ausgangspunkt der Arbeit ist die Charakterisierung der verfügbaren Filterwerkstoffe hinsichtlich der thermischen, mechanischen und chemischen Eigenschaften. Die Verifizierung wichtiger Eigenschaften wie Korrosionsbeständigkeit, Temperatur-wechselbeständigkeit und dielektrischer sowie mechanischer Eigenschaften erfolgte insbesondere für verfügbare keramische Filterwerkstoffe.

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“Herstellung und Charakterisierung von Filterkeramiken für die Metallschmelzefiltration“

Verfasser: Franziska Mai Betreuer: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris, Dipl.-Ing. J. Hubálková Zusammenfassung Es wurden Versuche zur Charakterisierung und Bewertung von porösen Filterkeramiken auf SiC-Basis für die Metallschmelzefiltration durchgeführt. Durch den Einsatz von metallurgischem SiC und tonigen Rohstoffen ist es möglich, die Rohstoffkosten bei der Herstellung von ungeordneten Filtern zu reduzieren.

“Zusammenhang zwischen der Mikrostruktur und der Flexibilität von kohlenstoffgebundenen Feuerfesterzeugnissen“

Verfasser: Michael Hampel Betreuer: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris, Dr.-Ing. D. Borzov Zusammenfassung Es wurden verschiedene Bindemitteltypen untersucht. Eine besondere Neuheit bei dieser Arbeit stellt die Messung der Durchbiegung unter Last dar und die Auswertung der Ergebnisse in Hinsicht auf die Flexibilität. In Ergänzung zu den im Labor hergestellten Materialien wurden auch großtechnisch hergestellte Erzeugnisse untersucht.

“Design and Process Optimization of a MgO-C Industrial Production Line“

Verfasser: Dirk Jeremias Betreuer: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris, Dr.-Ing. D. Borzov Zusammenfassung This diploma thesis deals with a process analysis and optimization leading to the planning and design of a complete raw material preparation plant including batching, transportation and storage units of a magnesia-carbon refractory production line. In the centre of the investigation were the process engineering, technique and technology of the production of magnesia-carbon bricks (carried out in Mayerton/China).

“Entwicklung eines Verfahrens zur Herstellung von komplexen Hohlraumplatzhaltern“

Verfasser: Antje Kynast Betreuer: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris, Dipl.-Ing. J. Hubálková

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Zusammenfassung Ziel dieser Arbeit war die Herstellung temporärer silikatischer Platzhalter für die Aluminium-Gießereitechnik.

“Einfluss der Innenmetallisierung auf die piezoelektrischen Eigenschaften von PZT-SKN“

Verfasser: Claudia Ostmann Betreuer: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris

Dr. Schreiner / CeramTec Lauf Zusammenfassung Diese Diplomarbeit klärt, inwieweit der Einsatz einer Silberinnenelektrode möglich ist. Es wurden Multilayer-Aktoren mit einer Innenelektrode aus Silber hergestellt und deren Einfluss auf die piezoelektrischen Kennwerte von PZT-SKN bestimmt. Außerdem wurden Untersuchungen zur Beeinflussung des Silbereinbaus durchgeführt.

“Verbindungstechnik: Erzeugung einer Verbindung zwischen Keramik und Metall über Galvanik und Aktivlöten zur wiederverwendbaren Schubkammerbauweise“

Verfasser: Juliane Plüschke Betreuer: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris

S. Beyer, S. Schmidt / EADS Space Transportation München Zusammenfassung Der Fokus dieser Arbeit liegt zum einen auf der Entwicklung eines Lotes, das einen Verbund aus C/SiC-Keramik und Metall herstellt und gewissen Anforderungen standhält. Zum anderen sollen die durch Aktivlöten erzielten Ergebnisse mit denen über Galvanik erzeugten verglichen werden.

“Prozessoptimierung bei tonerdehaltigen Massen im Bereich der technischen Keramik“

Verfasser: René Söllner Betreuer: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris

Dr. Herrmann / Boart Ceramics, Auma Zusammenfassung In dieser Diplomarbeit wurde die Formgebung, das Trockenpressen sowie die dazu notwendige Granulatherstellung näher betrachtet. Dabei lag das Augenmerk auf dem Einfluss des Bindersystems und der Sprühtrocknungsparameter auf das Pressverhalten des Granulates. Das Ziel lag in der Verringerung typischer Pressfehler wie z.B. Lamellen.

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3.4 Promotionen 3.4.1 Abgeschlossene Promotionen “Phasenausbildung im System Al2O3-Y2O3-SiC und elektrische Eigenschaften von porösem flüssigphasengesintertem Siliciumcarbid“

Verfasser: Dipl.-Ing. Jan Ihle Betreuer: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris Zusammenfassung Bei dem porösen LPS-SiC ergeben sich im Hinblick auf die Gasphasenreaktion wesentlich extremere Bedingungen als bei dichten Werkstoffen, da aufgrund der Porosität und der damit verbundenen hohen inneren spezifischen Oberfläche die Zersetzungsreaktionen wesentlich heftiger ablaufen, was unter Umständen zu einem Zerfall der porösen Keramik führen kann. Schwerpunkte dieser Arbeit waren zum einen die Aufklärung der Phasenausbildung in Abhängigkeit von den Sinterbedingungen und der Sinteratmosphäre und zum anderen die Untersuchungen zum elektrischen Leitungsverhalten von porösen LPS-SiC.

“Innovation in der Zustellungs- und Ausbruchtechnik von monolithischen Pfannen in Kombination mit Werkstoffalternativen zur Erhöhung der Produktivität unter ökonomischen und ökologischen Aspekten“

Verfasser: Dipl.-Ing. Claus-Dieter Haufe Betreuer: Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris Zusammenfassung Diese Arbeit stellt dar, dass es möglich ist, durch geeignete Zustell- und Ausbruchtechniken die Produktivität durch den Einsatz von monolithischen Pfannen unter Berücksichtigung ökologischer und ökonomischer Aspekte zu erhöhen. Des Weiteren wird gezeigt, dass es möglich ist, ohne Verfahrensänderung dolomitisch zugestellte Pfannen durch monolithische

32OAl -Pfannen zu ersetzen.

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3.4.2 Laufende Promotionen Dipl.-Ing. Felix Homola

Stromunterstützte Hochtemperaturbenetzbarkeit von kohlenstoffgebundenen Feuerfesterzeugnissen in Kontakt mit Metall/Schlacke-Systemen (im Rahmen eines DFG Vorhabens)

Dipl.-Ing. Bianka Pech

Unterstützte Filtriereigenschaften von feuerfesten Filterbauteilen in der Metall- und/oder Schlackenschmelzfiltration unter Stromzuführung (im Rahmen eines Stipendiums der Stiftung Industrieforschung)

Dipl.-Ing. Thomas Schemmel

Untersuchung von werkstofftechnischen und verfahrenstechnischen Wirkungsmechanismen zur Optimierung der Hochtemperaturbenetzbarkeit, Korrosionsbeständigkeit und Flexibilität von MgO-C Feuerfesterzeugnissen (im Rahmen eines Stipendiums der Alexander-Tutsek-Stiftung)

Dipl.-Ing. Claudia Wenzel

Elektrisch unterstützte biologische Keramikfilter Dipl.-Ing. Martin Dreßler

Sol-Gel-Herstellung und Charakterisierung keramischer Oxidationsschutzschichten auf Korundbasis

Dipl.-Ing. Wolfgang Schärfl

Entwicklung von hochporösen keramischen Werkstoffen für die Dieselrußpartikelfiltration

Dipl.-Ing. Anikó Nagy

Einfluss der mechanischen Einzelgranalieneigenschaften auf das Granulathaufwerk bei Sprüh-Gefrier-Granulaten aus nanoskaligen Pulvern

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3.5 Habilitationen 3.5.1 Laufende Habilitationen Dr.-Ing. Dmitry Borzov

Einsatz von neuartigen umweltfreundlichen Bindemitteln für kohlenstoffhaltige Feuerfesterzeugnisse

3.6 Mitarbeit in Gremien und Gesellschaften Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris - Gründungsmitglied und Vorstandsvorsitzender des Vereins MORE-Freiberg e.V. - Mitglied des Vereins Deutscher Eisenhüttenleute e.V. (VDEh), Fachausschuss

„Feuerfeste Baustoffe“ - Mitglied des Redaktionsausschusses in Ceramic Forum International (cfi) - Mitglied der Deutschen Keramischen Gesellschaft (DKG) - Mitglied des Vereins Deutscher Ingenieure (VDI) - Mitglied des Editorial Board in Interceram und Refractories Manual Dr.rer.nat. B. Ullrich - Mitglied der Deutschen Keramischen Gesellschaft (DKG), Fachausschuss

„Geschichte der keramischen Technik“ Dr.-Ing. habil. J. Ulbricht

- Mitglied des Kollegiums der Techniker, Ingenieure und Wirtschaftler Deutschlands - Gründungsmitglied des Vereins MORE-Freiberg e.V. - Gründungs- und Vorstandsmitglied des Vereins „@ktivEnergiehaus-Institut e.V.“

Dr.-Ing. D. Melzer - Gründungsmitglied und Schatzmeister des Vereins MORE-Freiberg e.V. - Mitglied der Deutschen Keramischen Gesellschaft (DKG), Fachausschuss

„Werkstoffprüfung“ - Mitglied des Vereins Deutscher Eisenhüttenleute e.V. (VDEh), Fachausschuss

„Feuerfeste Baustoffe“ Dipl.-Ing. B. Pech - Präsidiumsmitglied im Stipendiatennetzwerk der Stiftung Industrieforschung

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3.7 Teilnahme an Konferenzen, Kolloquien und Seminaren SFB 285-Kolleg – Krippen – 01.-02.04.2004 - G. Schmidt Tehran International Conference on Refractories – Tehran/Iran- 03.-06.05.2004

- G. Schmidt Arbeitstagung der Freiberger Silikattechniker – Freiberg - 07.-08.05.2004

- B. Pech, F. Homola, T. Schemmel, M. Hampel, W. Schärfl, U. Fischer, J. Hubálková, Prof. Dr. C.G. Aneziris

1. Zutech-Arbeitskreissitzung - Frankfurt - 15.09.2004

- W. Schärfl, J. Hubálková, Prof. Dr. C.G. Aneziris SMWF-Meeting – Dresden - 09.10.2004

- W. Schärfl DKG-Jahrestagung – Karlsruhe - 11.-13.10.2004 - F. Homola, U. Fischer, J. Hubálková, Prof. Dr. C.G. Aneziris 47. Feuerfestkolloquium – Aachen - 13.-14.10.2004

- B. Pech, F. Homola, T. Schemmel, M. Hampel, J. Hubálková, Dr. D. Borzov, Prof. Dr. C.G. Aneziris

Workshop-ESEM+Heiztisch - Freiberg - 03.11.2004

- G. Schmidt, Dr. B. Ullrich, Prof. Dr. C.G. Aneziris 3.8 Teilnahme an Messen Z 2004 – Zuliefermesse – Leipzig - 22.-24.06.2004 Gemeinschaftsstand Forschungsland Sachsen - „Poröse Keramiken für mobile Anwendungen“ - W. Schärfl, D. Wittig 3.9 Sonstiges Mitorganisation des 3. Deutsch-Tschechischen Doktorandentreffens - Dezember 2004

- J. Hubálková

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Lehrstuhl Glas- und Emailtechnik

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4 Lehrstuhl Glas und Emailtechnik Ein Schwerpunkt der Arbeitsgruppe Glas ist die Technologie vorzugsweise im Zusammenhang mit der Massenglasherstellung. Hier gilt es eine führende internationale Stellung weiter auszubauen. Beispielhaft werden im Bereich Gemenge/Schmelze Veränderungen der Rohstoffe und Glaszusammensetzungen vorangetrieben mit dem Ziel, Schmelzleistungssteigerungen von Wannen zu erreichen. Dies hat darüber hinaus Auswirkungen auf die Korrosion und die Lebenserwartung der Schmelzaggregate, den Energieverbrauch und die Emissionen wie z. B. NOx. In diesem Zusammenhang wurden Technologien zur Schaumerkennung und Kontrolle erfolgreich an unserem halbindustriellem Schmelzaggregat getestet. Die Marktumsetzung wird von der Software und Technologie Glas, Cottbus, durchgeführt, womit eine Verbesserung der Wärmeübertragung in die Schmelze ermöglicht wird. Verbesserte Läutermöglichkeiten mit mechanischen Anregungen wurden in einem AiF Projekt untersucht, wobei eine Anwendung das Wasserstoff-Sauerstoff Bubbeln mit gezielten Explosionen in der Schmelze ist. Diese Technologie wird unter dem Markennamen „HYFINE“ von der Linde AG in den Markt umgesetzt. Ein weiterer Schwerpunkt ist im Bereich Formgebung zu sehen. Die Steigerung der mechanischen Eigenschaften war ein wesentliches Aktivitätsfeld. Neben der Kontaktierung der heißen Glasoberflächen mit AlCl3 Dampf, was separat beschrieben wird, führte die Entwicklung zum Einsatz von Aluminium Formenmaterial, was in ersten Industrietests ein ungeahntes Potential der Produktivitätssteigerung durch die anderen thermischen Eigenschaften eröffnet bei gleichzeitiger signifikanter Kostensenkung und einer positiven Veränderung der Glasoberfläche. Mit der OTTO GmbH wurde die Entwicklung zum rückgekoppelten Einsatz der Heißendprüftechnik in der Formgebung weiter vorangetrieben. Darüber hinaus bestimmten verschiedene weitere Aktivitäten im Emailbereich und im Faserziehbereich, im internationalem Floatglassektor (Guardian) und Bleikristallbereich das Jahr 2004 mit der Vorbereitung eines großen EU Projektes, bei dem der Bereich Glas die Projektführerschaft übernimmt. In der Schülerwerbung wurden mit den Kollegen wie bisher erhebliche Anstrengungen unternommen, wobei sich abzeichnet, dass es durch den Arbeitgeberverband Glas eine wachsende politische Unterstützung geben wird. Allen Mitarbeitern und Kooperationspartnern sei für die fruchtbare Zusammenarbeit gedankt. Prof. Dr. Heiko Hessenkemper

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4 Professorship Glass and Enamels A focus of the glass group has been the improvement of the production situation in the glass industry. Starting from the batch and furnace area some activities has been undertaken concerning the change of the glass composition. The intention has been to increase the pull rate or to reduce the melting temperature with additional benefits like reduction of corrosion, NOx-reduction, energy savings etc. The identification and control of foam in the glass melt has been successfully demonstrated in our half industrial seized furnace and will be introduced into the market by the Software and Technology Glass GmbH. This achievement is an substantial step for a better heat transfer into the melt. In an AiF-project the possibilities for better refining techniques have been studied based on old ultrasonic techniques. From this a technology has been developed to introduce mechanical waves into the melt. A suitable possibility has been the oxygen-hydrogen bubbling with an explosion in the melt. This promising idea has been tested successfully in the half industrial furnace with advantages for the quartz dissolution, refining process and the foam control. The forming process has been another field of interest. A major part has been the mechanical strength of glass and the productivity increase. Introducing aluminium as a new forming material surprising results has been achieved on behalf of the quality of the products and in regard of the high heat transfer by aluminium new potentials for a mayor speed increase could be seen. These activities are combined with some work concerning the hot end inspection. Together with the Otto GmbH a new system for a feed back of the hot end inspection control to the control of the machine cooling is in preparation to get a better process control combined with an optimised heat exchange during the forming process. In terms of student advertising, every endeavour has been made as hitherto, whereas it becomes apparent that the Employers´ Federation Glass will provide the growing political support . Sincere thanks for the support and fruitful cooperation are given to all colleagues and partners. Prof. H. Hessenkemper

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4.1 Publikationen 4.1.1 Veröffentlichungen in Zeitschriften und Fachbüchern Hessenkemper, H.; Hönig, S.: Oberflächenveredelung von Emails, Mitteilungsblatt – Email 52 (2004) [3], 48 – 52 Hessenkemper, H.; Höhne, D.; Nadolny, A.; Löbig, R.; Bieniarz, P.: New materials produced from mineral slags, Refractories Manual/Interceram (2004), 46 – 51 Bielecka, A.; Bieniarz, P.; Höhne, D.: Technologiczne aspekty krystalizacji i formowania zeszklonych Produktow odpadowych z prodwyzszona zwartoscia zelaza, Szklo i Ceramika Rocznik (2004) [5], 28 – 30 Fiedler, R.; Hessenkemper, H.; Frenzel, A.: Die Potentiale der Heißendprüftechnologie in der Behälterglasindustrie, DGG-Tagungsband/Vorträge, 2004, 142 - 145 Nadolny, A.; Höhne, D.: Biennek, L.: Schmelzen von Fe-reichen Spezialgläsern, DGG-Tagungsband, 2004, 239 - 242 Berg, S.; Hönig, S.: Untersuchung des Einflusses mechanischer Wellen auf das Schmelzverhalten von Gläsern, DGG-Tagungsband/Poster, 2004, 70 -74 Hengst, R.; Hessenkemper, H.: Optimierung von Bleikristallglas – Eigenschaften, DGG-Tagungsband/Poster, 2004, 58 - 62 Landfermann-Hessenkemper, H.: Verbesserung der Mikrohärte von Glasuren, DGG-Tagungsband/Poster, 2004, 67 -69 Löbig, R.; Bielecka, A.; Höhne, D.; Scheidhauer, M..: Formgebung und Veredelung von Fe-reichen Gläsern, DGG-Tagungsband/Vorträge, 2004, 243 - 246 Hessenkemper, H.: Ein neues Verfahren zur Oberflächenveredelung von Gläsern, DGG-Tagungsband/Vorträge, 2004, 165 - 169 Bielecka, A.; Höhne, D.: Kristallisationsverhalten Fe-haltiger Gläser, DGG-Tagungsband/Poster, 2004, 75 -78 4.1.2 Vorträge und Poster Fiedler, R.; Hessenkemper, H.; Frenzel, A.: Die Potentiale der Heißendprüftechnologie in der Behälterglasindustrie, 78. Glastechnische Tagung, Nürnberg, 07. – 09.06.2004 Nadolny, A.; Höhne, D.: Biennek, L.: Schmelzen von Fe-reichen Spezialgläsern, 78. Glastechnische Tagung, Nürnberg, 07. – 09.06.2004

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Jahresbericht 2004 - 42 - www.ikgb.de

Berg, S.; Hönig, S.: Untersuchung des Einflusses mechanischer Wellen auf das Schmelzverhalten von Gläsern, 78. Glastechnische Tagung, Nürnberg, 07. – 09.06.2004 Hengst, R.; Hessenkemper, H.: Optimierung von Bleikristallglas – Eigenschaften, 78. Glastechnische Tagung, Nürnberg, 07. – 09.06.2004 Landfermann-Hessenkemper, H.: Verbesserung der Mikrohärte von Glasuren, 78. Glastechnische Tagung, Nürnberg, 07. – 09.06.2004 Löbig, R.; Bielecka, A.; Höhne, D.; Scheidhauer, M.: Formgebung und Veredelung von Fe-reichen Gläsern, 78. Glastechnische Tagung, Nürnberg, 07. – 09.06.2004 Hessenkemper, H.: Ein neues Verfahren zur Oberflächenveredelung von Gläsern, 78. Glastechnische Tagung, Nürnberg, 07. – 09.06.2004 Bielecka, A.; Höhne, D.: Kristallisationsverhalten Fe-haltiger Gläser, 78. Glastechnische Tagung, Nürnberg, 07. – 09.06.2004 Hönig, S.: Verbesserung der Säurebeständigkeit von Emails, 78. Glastechnische Tagung, Nürnberg, 07. – 09.06.2004 Berg, S.; Hönig, S..: Untersuchungen zum Schalleinsatz beim Glasschmelzprozess, Vortrag auf der Sitzung des DGG-Fachausschusses III, 03.04.2004, Würzburg Hönig, S.: Verbesserung der Säurebeständigkeit von Emails, Poster auf der DGG-Jahrestagung, 07.-09.6.2004, Nürnberg Berg, S.; Hönig, S.: Untersuchung des Einflusses mechanischer Wellen auf das Schmelzverhalten von Gläsern, Poster auf der DGG-Jahrestagung, 07.-09.6.2004, Nürnberg 4.1.3 Patentanmeldungen Hessenkemper, Heiko: Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Gläsern mit metallischen Aluminium sowie durch das Verfahren erhältliche Gläser, TB 1037-01 DE, 07.05.2004 Hessenkemper, Heiko: Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Gläsern mit alkalihaltigen Verbindungen sowie durch das Verfahren erhältliche Gläser, TB 1036-01 DE, 04.05.2004 Hessenkemper, Heiko: Verfahren und Vorrichtung zur Glasfaserherstellung sowie nach dem Verfahren hergestellte Glasfasern, TB 1039-01 DR, 05.11.2004

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4.2 Forschungsprojekte 4.2.1 Abgeschlossene Forschungsprojekte Herstellung hochwertiger Dachdeckungsmaterialien aus mineralischen Rohstoffen

Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr.-Ing. H. Hessenkemper / Dipl.-Ing. A. Nadolny Laufzeit: 04/02 – 09/04 Partner: BMBF, JSJ Jodeit GmbH Jena, Glamaco GmbH Coswig Fördermittel: Gesamtprojekt: 1.038.000 €, Berichtsjahr: 344.000 € Motivation Es sollte eine Technologie entwickelt werden, mit der Schlacken und Aschen aus dem Freiberger Raum zu hochwertigen plattenförmigen Produkten, wie Dachdeckungsmaterial oder Fliesen, verarbeitet werden können. Zusammenfassung der Ergebnisse Bei den Versuchen in der kleintechnischen Glasschmelzanlage zeigte sich, dass die Herstellung von hochwertigen Glasprodukten aus Schlacken im industriellen Maßstab sowohl technologisch als auch wirtschaftlich möglich ist. Als nächster Schritt soll die Umsetzung der Technologie in einer industriellen Pilotanlage erfolgen.

4.2.2 Laufende Forschungsprojekte Tests und Untersuchungen an Pegelmaterialien

Projektleiter Prof. Dr.-Ing. H. Hessenkemper Laufzeit 10/03 bis 09/05 Partner AiF Berlin Fördermittel 117.750 € Motivation Die ersten Versuche der Kontaktierung heißer Glasoberflächen mit metallischen hochaluminiumhaltigen Formgebungsmaterialien haben die bisherigen Ergebnisse bestätigt. Zum einen sollen die Prozesse im Press-Blas-Prozess zu maximal möglichen Temperaturen optimiert werden, wozu hier Kontrollsysteme im heißen Bereich der Firma OTTO eine Online-Stabilisierung und Kontrolle bieten. Darüber hinaus sollen chemische Veränderungen an der Glasoberfläche zu einer Festigkeitssteigerung führen, wobei hier das Prinzip einer Albitphasenbildung verwendet werden soll, das heißt die Zuführung von Aluminium aus der metallischen Phase zur Bildung thermodynamisch stabiler Phasen.

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Prozessoptimierung in der Röhrenglasverarbeitung

Projektleiter Prof. Dr.-Ing. H. Hessenkemper Laufzeit 06/2003 bis 05/2006 Partner Bünder Glas AG Fördermittel 195.000 € Motivation Dieses Projekt dient der Produktivitätssteigerung bei der Röhrenglasweiterverarbeitung. Zunächst einmal wird versucht die Formgebung des Röhrenglases zu höheren Temperaturniveaus voranzutreiben, um zu einer höheren mechanischen Festigkeit zu gelangen und zum anderen weitere Formgebungsprobleme auszuschalten. Darüber hinaus werden andere Formgebungsmaterialien getestet, Prozessabläufe stabilisiert und eine Produktivitätserhöhung angestrebt.

Entwicklung eines Verfahrens zur Erkennung, Analyse und Bekämpfung von Schaum bei Glasschmelzprozessen

Projektleiter Prof. Dr.-Ing. H. Hessenkemper Laufzeit 03/2004 bis 02/2005 Partner AiF Berlin Fördermittel 125.000 € Motivation Entwicklung von Verfahren zur Erkennung, Analyse und Bekämpfung von Schaum bei Glasschmelzprozessen Ergebnisse: Die Laborversuche zur Schaumerkennung zeigten, dass Laser und Mikrowellen-Strahlung für die Schaumerkennung geeignet sind. Die Schaumdestabilisierung bei Glasschmelzversuchen im Labor ist möglich mit Hilfe von Zusatzstoffen und Gasen. Die Testläufe an unserem halbindustriellen Schmelzaggregat haben die Laborergebnisse zum Teil bestätigt.

Reaktionen von Wasserstoff/Sauerstoff in Glasschmelzen

Projektleiter Prof. Dr. H. Hessenkemper/Dr.-Ing. K. Al Hamdan Laufzeit 08/2004 bis 12/2007 Partner Linde AG Fördermittel 35.000 € Motivation Beschleunigung des Glasschmelzprozesses und Verbesserung der Glaseigenschaften durch das Bubbling mit Mischgas.

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Jahresbericht 2004 - 45 - www.ikgb.de

Ergebnisse: Die Testläufe an unserem halbindustriellen Schmelzaggregat haben gezeigt, dass durch das Bubbling der Glasschmelze mit Mischgas die Restquarzlösezeit bzw. der Glasschmelzprozess beschleunigt wird.

Untersuchungen zum Schalleinsatz beim Glasschmelzprozess

Projektleiter Prof. Dr. H. Hessenkemper / Dipl.-Ing. S. Berg, Dr. S. Hönig Laufzeit 07/03 - 08/05 Partner AiF Fördermittel 172.800 € Motivation Das Ziel des Forschungsvorhabens ist es, die aus unterschiedlichen Veröffentlichungen bekannten positiven Effekte auf den Läuterprozess durch den Ultraschalleinsatz in Glasschmelzen näher zu untersuchen. Ausgehend von eigenen Vorarbeiten im Bereich des Hörschalls ist eine Arbeitshypothese zu verifizieren und zu quantifizieren, die sich von den bisherigen Interpretationen unterscheidet und von einer relativen Verschiebung zwischen Blasen und Schmelze bei der mechanischen Anregung ausgeht. Damit ließe sich ebenfalls die in den Vorversuchen festgestellte Beschleunigung der Restquarzlösung erklären. Eine Quantifizierung des Prozesses soll zu technologischen Parametern eines späteren industriellen Einsatzes führen unter Berücksichtigung möglicher Nebenwirkungen z. B. bezüglich der Feuerfestkorrosion.

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Jahresbericht 2004 - 46 - www.ikgb.de

4.3 Studentische Arbeiten 4.3.1 Ingenieurpraktika „Qualitätsverbesserung von Architekturemails durch Oberflächenbehandlung“

Verfasser: Grit Tzschichholz Betreuer: Dr. Sabine Hönig, Kerstin Lenhart/Omeras Praktikumsort: Omeras GmbH, Lauter Zusammenfassung Drei verschiedene Architekturemails wurden hinsichtlich Abriebfestigkeit, Härte, Glanz und chemischer Beständigkeit gegenüber heißem Wasser und Säure untersucht. Dabei konnte die chemische Beständigkeit durch eine nachträgliche Oberflächenbehandlung in Aluminiumchloridatmosphäre bei definiertem Temperaturregime z. T. wesentlich verbessert werden.

4.3.2 Studienarbeiten „Spezielle Beschichtung für ein Kalk-Natron-Glas“

Verfasser: Lars Arnold Betreuer: Prof. Dr. H. Hessenkemper Zusammenfassung In einer nachvollziehbaren Art und Weise werden in dieser Arbeit die grundsätzlichen Möglichkeiten, technischen Realisierungschancen und Potentiale von Beschichtungsmethoden beschrieben.

4.3.3 Diplomarbeiten „Beitrag zur gerätetechnischen Weiterentwicklung der optischen Heißendprüfung für Prozessoptimierungen in der Formgebung der Behälterglasindustrie“

Verfasser: Andreas Frenzel Betreuer: Prof. Dr. H. Hessenkemper Zusammenfassung In dieser Arbeit wurde in der Behälterglasindustrie die Anwendung der optischen Heißendprüfung in einer Weiterentwicklung theoretisch als auch mit einem praktischen Einsatz in einer Glashütte untersucht.

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4.4 Promotionen 4.4.1 Abgeschlossene Promotionen „Korrosion von gasdruckgesinterten Si3N4-Keramiken in Säuren“

Verfasser: Dipl.-Ing. Jochen Schilm Betreuer: Prof. Dr. H. Hessenkemper

4.4.2 Laufende Promotionen Bielecka, Agnieszka

Kristallisation von Schmelzen im System SiO2-Al2O3-CaO/MgO-Fe2O3-R2O Glasige Erzeugnisse aus Recyclingschmelzen kann man durch Kristallisation in Glaskeramik überführen. Geschmolzene Schlacken und Aschen, die als Zuschläge verwertet werden können, kristallisieren meist sehr schnell während der Abkühlung, so dass bei der Herstellung von Schlackenkeramik für den Großteil keine thermische Nachbehandlung erforderlich ist. Die Zielstellung der Arbeit ist, Produkte aus Reststoffschmelzen in Glaskeramik umzuwandeln, wobei entstehende Kristallinphasen überwiegend aus Pyroxenen bestehen und sowohl die mechanischen Eigenschaften als auch die chemische Beständigkeit verbessern. Auf diese Art und Weise hergestellte Erzeugnisse können als nicht konventionelle Baumaterialien eingesetzt werden.

Bieniarz, Piotr

Verarbeitung industrieller Reststoffe zu Glas- und Glaskeramikerzeugnissen Bei der Müllverbrennung und anderen Recyclingprozessen werden über die Schmelzprozesse weitgehend homogene Reststoffe erzeugt, die einen hohen Anteil an silicatischen Komponenten enthalten. Das Ziel der Arbeit besteht darin, wichtige Eigenschaften der Abprodukte wie Schlacken und Aschen in Abhängigkeit von der Zusammensetzung zu untersuchen, mit der Absicht deren maximale Verwertung und Einsatz bei der Herstellung von Glas- und Glaskeramik-Erzeugnissen zu gewährleisten.

Dastis, Holger

Prozessoptimierung in der pharmazeutischen Röhrenglasweiterverarbeitung Ziel der Arbeit ist die Produktivitätssteigerung bei der Röhrenglasweiterverarbeitung durch Stabilisierung der Produktionsbedingungen und Optimierung der Eigenschaften, wobei die mechanischen und geometrischen Produkteigenschaften im Vordergrund stehen.

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Berg, Sania

Mechanische Läuteroptimierungen in Glasschmelzen Biennek, Lars

Entwicklung neuer Schmelztechnologien für alkalifreie Alumo-Erdalkali-Borosilikatgläser

Kozicka, Aleksandra

Eigenschaftsoptimierung von Gläsern Das Ziel der Arbeit ist innovative Wege und Verfahren zur Veredelung von Glasoberflächen zu erschließen und zu optimieren. Um die bisherigen empirischen Ergebnisse zu optimieren, werden die Untersuchungen der Prozesse an unterschiedlichen Glassystemen industrieller Massengläser insbesondere hinsichtlich ihrer Zeit-, Temperatur- und Konzentrationsabhängigkeit durchgeführt.

Löbig, Rico

Wärmetransport bei der Formgebung von Glas Beim Wärmeübergang von Glasschmelzen an die Form wirken Schmiermittel thermisch, mechanisch und chemisch. Untersuchungsgegenstand sind die Wechselwirkungen der bei der Glasformgebung eingesetzten Schmiermittel mit dem Formenmaterial und der Glasoberfläche sowie deren Einfluss auf den Wärmetransport. Ziel der Arbeit ist es die grundlegenden Mechanismen besser zu verstehen und mehr Klarheit in bestehende Bewertungsdifferenzen zu bringen.

Hengst, Ronny

Oberflächenveredelung von Gläsern Die Arbeit befasst sich mit einem auf der Kontaktierung der Glasoberfläche mit AlCl3 basierenden neuen Veredelungsverfahren von Glas. Zielstellung ist die Untersuchung verschiedener Eigenschaftsveränderungen in Abhängigkeit der Behandlungsparameter und die langfristige Umsetzung vom Labormaßstab in die industrielle Praxis.

Krüger, Robert/Otto GmbH Jena (Kooperatives Promotionsverfahren)

Durch optische Messungen gestützte rückkoppelnde Eingriffe in den Formgebungsprozess von Glasschmelzen

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Zimmermann, Harald

Technologie und Strukturtheoretische Bedeutung der Transmissions- und Emissionseigenschaften von AES-Gläsern und deren Schmelzen

Ineure, Pitcharat

Wechselwirkungen verschiedener polyvalenter Kationen, Glaszusammensetzungen und Schmelzzeiten auf die Farben von Gläsern

Komplexe Wechselwirkungen verschiedener polyvalenter Materialien in unterschiedlichen Glaszusammensetzungen, Schmelzzeiten, Atmosphären und Temperaturen und die daraus resultierenden Farben

Thiemson, Worapong

Zusammensetzungsabhängigkeit von verschiedenen Redox-Wechselwirkungen Disteldorf, Bernd

Thermostabile Silberbeschichtung zur Flachglasapplikation

4.5 Mitarbeit in Gremien und Gesellschaften Prof. Dr. H. Hessenkemper - Mitglied des Deutschen Email-Verbandes (DEV) - Mitglied der Deutschen Glastechnischen Gesellschaft (DGG), Fachausschüsse

„Physik und Chemie des Glases“, „Formgebung“, „Ofenbau + Wärmewirtschaft“, „Glasrohstoffe und Glasschmelze“

- Gründungsmitglied des Vereins MORE-Freiberg e.V. Dr. D. Höhne

- Mitglied der Deutschen Glastechnischen Gesellschaft (DGG), Fachausschüsse „Ofenbau + Wärmewirtschaft“, „Glasrohstoffe und Glasschmelze“

- Gründungsmitglied und Vorstandsmitglied des Vereins MORE-Freiberg e.V. Dr. Sabine Hönig - Mitglied der Deutschen Glastechnischen Gesellschaft (DGG), Fachausschuss

„Physik und Chemie des Glases“ - Unterausschuss „Glasanalyse“

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4.6 Teilnahme an Konferenzen, Kolloquien und Seminaren

Emailtechnische Jahrestagung - Bad Reichenhall - 26. - 28.04.2004 - Dr. S. Hönig

Arbeitstagung der Silikattechniker – Zwiesel - 10. – 11.05.2004

- Prof. Dr. H. Hessenkemper 78. Glastechnische Tagung der DGG – Nürnberg - 07. – 09.06.2004

- Prof. Dr. H. Hessenkemper, Dr. D. Höhne, Dr. S. Hönig, R. Löbig, A. Nadolny, A. Bielecka, S. Berg, H. Landfermann-Hessenkemper

Workshop - Calgary/Kanada - 27. – 30.09.2004

- Prof. Dr. H. Hessenkemper Tagung des FA-III der DGG - Brombach - 07.10.2004

- Prof. Dr. H. Hessenkemper Regionales Emaillierertreffen Ost - Lauter - 25.11.2004

- Dr. S. Hönig Seminar Glastechnologie - Vaxjö/Schweden - 22. – 24.11.2004

- Prof. Dr. H. Hessenkemper 4.7 Teilnahme an Messen

Materialica - München/Deutschland - 21. – 23.09.2004 - Prof. Dr. H. Hessenkemper, H. Landfermann-Hessenkemper

Glastec - Düsseldorf/Deutschland - 09. – 13.11.2004

- Prof. Dr. H. Hessenkemper, Dr. D. Höhne, Dr. S. Hönig, Dr. K. Al Hamdan, R. Löbig, R. Hengst, A. Bielecka, A. Nadolny, H. Landfermann-Hessenkemper, P. Bieniarz, S. Berg,

4.8 Sonstiges ERASMUS-Aufenthalt Dozentenmobilität Universität Veszprem/Ungarn - September 2004

- Prof. Dr. H. Hessenkemper Teilnahme an einer Delegation der TU BAF nach Calgary zur Gesprächen über eine Kooperation der beiden Universitäten im Bereich von Umweltfragen

- Prof. Dr. H. Hessenkemper

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Lehrstuhl Baustofftechnik

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Jahresbericht 2004 - 52 - www.ikgb.de

5 Lehrstuhl Baustofftechnik Nach einer Konsolidierungsphase 2003 entwickelte sich im Jahr 2004 der Bereich Baustofftechnik sehr gut mit recht positiven Veränderungen in den Bereichen Drittmittel, Forschungsprojekte, Personal und Lehre. Bereits im März genehmigte die VolkswagenStiftung einen Antrag „Systemanalytisch und ökobilanziell eingebettete Entwicklung von Geopolymerbindern“, den Frau Dr. Dombrowski gemeinsam mit Frau Dr. Buchwald von der Professur Bauchemie der Bauhaus-Universität Weimar und Herrn Dr. Weil vom Forschungszentrum Karlsruhe im Rahmen des Tandem-Programms beantragte. Gefördert werden hier die Forschungen zum Thema bis Mitte 2007. Weitere Mittel zur Bearbeitung von industrienahen Entwicklungsaufgaben hauptsächlich im Bereich Trockenmörteltechnologie wurden von unterschiedlichen Unternehmen wie Ergelit, Degussa Polymer Systems und Lafarge Aluminate eingeworben. Die Zusammenarbeit mit Unternehmen der Region wurde ebenfalls intensiviert. Insgesamt ergab sich ein Umsatz von 343 T € im Bereich der Drittmittel. Die Bereitschaft von Unternehmen uns zu unterstützen zeigt, dass sich unser Ruf als kompetente Partner im Bereich Trockenmörteltechnologie, Spezialprodukte und -herstellungsverfahren positiv entwickelt, und wir können trotz einer wenig rosigen Situation im Baubereich auf interessante Kontakte mit der Industrie zählen. Ebenso wurde ein Projekt, das sich mit Feuerfesttechnologie beschäftigt, akquiriert und zusammen mit unserem Engagement im neu gegründeten Verein „MORE Freiberg e.V.“ sind wir in diesem Bereich aktiver geworden, was sich auch in unseren Dienstleistungsaufträgen niederschlägt. Entwicklung und Optimierung von Wärmedämmstoffen und ihrer Prozesstechnik sind traditionell Bestandteil unseres Portfolios und wurden auch 2004 durch die Industrie (Fa. Calsitherm) unterstützt. Hier sind 2005 neue Anträge vorgesehen. Im Bereich der Grundlagenforschung wurden im vergangenen Jahr die Vorbereitungen für Forschungsanträge gelegt. Hier wird sich unsere Gruppe hauptsächlich auf die Gebiete Rheologie, Frühschwindverhalten und Porenstruktur bzw. Oberflächen von zementgebundenen Werkstoffen konzentrieren. Im Personalbereich konnten die Anstellungsverhältnisse erneuert bzw. aufgestockt werden, so dass sich unsere Gruppe aus zwei wissenschaftlichen Mitarbeitern finanziert aus Landesmitteln, vier wissenschaftlichen Mitarbeitern auf Drittmittelbasis, einem Promovenden und vier technischen Mitarbeitern zusammensetzt. Im Juli hatten wir am Bereich Baustofftechnik für 3 Tage Besuch von Professor Dr. Francis Young aus Neuseeland. Prof. Young war viele Jahre an der University of Illinois in Urbana-Champaign tätig. In der Baustoffbranche allseits bekannt ist sein Buch „Concrete“ (Mindess; Young). Während seines Aufenthaltes hielt er 2 Vorlesungen zu den Themen: „Hydration of C3S“ und „Structure of Hydration Products“.

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Prof. Young beim Vortrag am IKGB

Auch in diesem Jahr hatten wir wieder einen Schüler des Weisbach-Gymnasiums zum Praktikum am Lehrstuhl Baustofftechnik und zwischen dem 1. Juli und dem 31. August 2004 einen IAESTE-Austauschstudenten aus Tunesien. Im letzten Quartal des Jahres weilten zwei Studentinnen der University of Prishtina am Lehrstuhl Baustofftechnik um an ihren Bachelor- bzw. Diplomarbeiten zu Themen des Fachgebietes „Gips“ zu arbeiten. Wir konnten zudem unsere Laborausstattung erweitern. Hervorzuheben ist die Erweiterung des Betonlabores mit 60-l-Betonmischer, Frischbeton-Prüfgeräten und Messeinrichtungen zur Untersuchung von Selbstverdichtenden Mörtel und Beton wie Auslauftrichter, L-Box und J-Ring sowie ganzer Serien von Probekörperformen aus Edelstahl für Betonwürfel und Mörtelprismen. Hervorzuheben ist die Erweiterung unserer Einrichtung zur Erfassung der Schwindung - speziell der Frühschwindung - durch eine Betonschwindrinne der Firma Schleibinger. Weiterhin können unsere Mitarbeiter und Studenten seit Oktober ein neues Schwindmessgerät für Mörtelprismen nutzen. Im Oktober konnte ein transportables Ultraschallmessgerät erworben werden, das zerstörungsfreie Untersuchungen der inneren Schädigung von Baustoffen ermöglicht. Die Wasserdampfsorptionsanlage lieferte auch erste hoch interessante Ergebnisse, die sowohl in Richtung Grundlagenforschung gehen als auch eine Charakterisierung von industriellen Produkten erlaubt. Von den Aktivitäten im Bereich Entwicklung profitiert zu einem großen Teil die Lehre, da wir somit unseren Studenten aktuelle Probleme der Baustoffindustrie nahe bringen können, Kontakte für Exkursionen, Praktika und auch spätere Arbeitsstellen herstellen und last but not least einen Teil unserer Personal- und Materialaufwendungen in der Lehre finanzieren können. In der Lehre wurde ein Teil unserer Energien in die Aktualisierung unserer Studienordnung investiert. Ein Abschluss dieser Bemühungen hängt von der vorgeschriebenen Modularisierung des Studienangebotes ab. Dies ist eine Arbeit, die auf Universitätsebene koordiniert wird und uns sicher noch das ganze Jahr 2005 in Anspruch nehmen wird. Zur Lehre wird Studentenwerbung immer wichtiger und unsere Aktivitäten wurden auch in diesem Bereich 2004 größer. Frau Häußler bringt sich hier mit großem Engagement und Erfolg ein. Prof. Th.A. Bier

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5 Professorship Construction Materials After a consolidation in 2003 due to the change in Professor we saw during the year 2004 a dynamic and positive trend what the development of the construction materials technology group is concerned. Already in March the Volkswagens foundation approved a grant on "Development of geo-polymer binders including their life cycle analysis", which Mrs. Dr. Dombrowski together with Mrs. Dr. Buchwald of the professorship for building chemistry at the Bauhaus University Weimar and Dr. Weil from the research centre Forschungszentrum Karlsruhe in the context of the tandem program had applied for. Further funding for development projects close to application mainly related to dry mix mortar technology were obtained by different enterprises such as Ergelit, Calsitherm, Degussa polymer system and Lafarge Aluminates. Co-operation with enterprises of the region was intensified likewise. Altogether a turnover of 343 K Euro was achieved by external funding. The willingness of industrial companies to support us shows that our reputation as competent partner develops nicely within the area of dry mix mortar technology, special products and manufacturing processes, and we can count despite a little rosy situation within the construction industry on interesting contacts with the industry. Likewise a project dealing with refractory technology was acquired and together with our commitment in the newly founded association "MORE Freiberg e.V." we became more active in this area, which reflects also in our orders for service. Development and optimization of heat-insulating materials and their processing technique are traditionally part of our Portfolio and also supported in 2004 by the industry. Here new proposals are intended into 2005. What basic research in the past year is concerned, the necessary pre-studies for research proposals were achieved. Here our group will concentrate mainly on the areas rheology, early shrinkage behaviour and pore structure and/or surfaces of cementitious materials. For our co-workers employment contracts could be renewed and/or supplemented, so that our group is now composed of two professionals supported by the local state, four professionals supported by third party grants, a PhD student and four technicians. In July we had in our construction materials technology section during 3 days professor Dr. Francis Young from New Zealand visiting. Professor Young was active many years at the University of Illinois in Urbana Champaign. In the building material community his book "Concrete" is well known (Mindess; Young). During his stay he gave 2 lectures on "Hydration of C3S" and "Structure of Hydration Products".

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Prof. Young at IKGB Also this year we had again a pupil of the Weisbach-Gymnasium for first practical experience at the chair for construction materials technology and between the July 1st and August 31st 2004 an IAESTE exchange student from Tunisia. During the last quarter of the year two students of the University of Prishtina stayed in the group to perform experimental work towards their Bachelor and/or Master thesis (diploma), respectively, with topics in the field of gypsum. New laboratory equipment was acquired. A concrete lab with 60-l-concrete mixer, fresh concrete testing set ups and measuring equipment for self compacting mortar and concrete such as funnels, L-box and J-ring according to the German Institute for Reinforced Concrete guidelines has been set up. We would like to emphasize progress in measuring shrinkage - special early shrinking - by the addition of a concrete shrinkage channel from Schleibinger. Further our co-workers and students can now use new shrinkage/dilation measuring instrument for mortar prisms. In October a transportable ultrasonic measuring instrument could be acquired, investigations of the internal damage of building materials are possible with the equipment. And our water vapour sorption equipment generated first highly interesting results, both toward basic research and characterisation of industrial products, as well. Teaching profits to a large extend from the increased activities in research and development, since enables us to bring our student in contact with current preoccupations of the building materials industry, to provide contacts for excursion, practical courses and job opportunities. Last but not least, also part of our personal and material expenses in teaching can be financed by above mentioned activities. Regarding teaching, part of our energies were invested into the actualization of our study schedule. A conclusion of these efforts depends on the prescribed modularisation of the courses. This is a work, which is coordinated on university level and will surely keep us all busy still the whole year of 2005 will. Additionally to the teachings recruitment of students and advertising plays an ever more important role. Consequently, our activities became more important in 2004. Mrs. Häußler dedicates these tools huge commitment and success. Prof. Th.A. Bier

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5.1 Publikationen 5.1.1 Veröffentlichungen in Zeitschriften und Fachbüchern Dombrowski, K.: Einfluss von Gesteinskörnungen auf die Dauerhaftigkeit von Beton. Beton 54 (2004) [1], 28 Kostakis, G.; Häußler, K.; Schlegel, E.: Gips der Lagerstätte Stomio auf Kreta/Griechenland. Zement Kalk Gips international (2004) [4], 56 Schlegel, E.; Schmidt, G.: Rheologie von Calcium-Silicat-Hydratphasen. Abschlussbericht zum SFB 285: Partikelwechselwirkung bei Prozessen der Mechanischen Verfahrenstechnik, Shaker Verlag 2004, 385-412 5.1.2 Vorträge und Poster Bier, Th.A.: Lehrstuhl Baustofftechnik der Bergakademie Freiberg: Forschungsschwerpunkte und Experimentelle Möglichkeiten, Synopsis – Forschung, Lehre, Praxis, Readymix Zement, Rüdersdorf 25.03.2004 Bier, Th.A.: Eigenschaften komplexer Trockenmörtelsysteme, GDCh Tagung Bauchemie Erlangen 07.-08.10.2004/Gastvortrag Bier, Th.A.: Trends for sustainable, environment friendly cementitious materials; Workshop on Green Building Materials, Tongji University, Shanghai 05.-07.11.2004/invited Talk Bier, Th.A.: Building Materials Technology Trends in Europe - Seen from a University‘s Point of View, UBE Industries, Ltd., Tokyo 08.11.2004 Seyfarth, K., Dombrowski, K.: Einfluss von Gesteinskörnungen auf die Dauerhaftigkeit von Beton – Klimasimulationskammer statt Nebelkammer?! 4. Baustoffkolloquium, 17. Steine- und Erden Kolloquium, Bergakademie Freiberg, 30.09.-01.10.2004, S. 78-93 Jonuzi, S.; Häußler, K.; Mehmeti, H.: Materialet natyronr dhe procesi i prodhimi te gipsit, Internationale Werkstofftagung, 01.-04.11.2004, Mazedonien Schmidt, G.; Schlegel, E.: Untersuchungen zur Rheologie von Microsilica- und CSH-Suspensionen; Poster zum Abschlusskolloquium des SFB 285, Freiberg 22.-24.11.2004 Seidu, V.; Häußler, K.; Shala-Mehmeti, M.: Vetite e gipsit natyror per prodhimin e gipsit lidhes nga lenda e pare, Internationale Werkstofftagung, 01.-04.11.2004, Mazedonien

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5.2 Forschungsprojekte 5.2.1 Abgeschlossene Forschungsprojekte Trocknung von Calciumsilicaten

Projektleiter/Bearbeiter: Dipl.-Ing. K. Häußler Laufzeit: 11/03 – 12/04 Partner: Calsitherm Silikatbaustoffe GmbH Bad Lippspringe Fördermittel: 20 T € Motivation Die Energiekosten für den Produktionsprozess von CS-Platten haben sich gegenüber dem Vorjahr um etwa 40 % erhöht aufgrund der beinahe Verdopplung des Gaspreises. Der Anteil der Energie- an den Gesamtkosten liegt bei ca. 30 %. Vor diesem Hintergrund entstand die Überlegung durch eine Veränderung der Trocknungsregie eine Kostensenkung zu erreichen. Ausgehend vom Ist-Zustand in der Fa. Calsitherm Baustoffe Bad Lippspringe sollen Untersuchungen zur Minimierung der Trocknungszeiten verschiedener CS-Formate im Labor durchgeführt und die optimalen Trocknungsbedingungen ermittelt werden. Zusammenfassung der Ergebnisse Eine Möglichkeit, sich dem Problem zu nähern, besteht in der Simulation der Trocknungsprozesse. Für den Praktiker bietet diese Methode den Vorteil, dass Betriebszustände simuliert werden können, ohne dass teuere Praxisversuche gefahren werden müssen. Lediglich zur Verifizierung der Modelle müssen parallel industrienahe Tests durchgeführt werden. Die vorliegenden Modelle und Simulationsumgebung wurden mit Hilfe einer Partikelmethode realisiert. Die eigentliche Umsetzung erfolgte mit der Programmiersprache NetLogo, einem LISP Derivat. Die im Labor ermittelten Trocknungsverläufe (Feuchte in Abhängigkeit von der Zeit und Ort) wurden mittels des vorliegenden Programms simuliert. Die Prozessbestimmenden Parameter können während des Simulationslaufes dynamisch verändert werden und die Antworten des Systems auf diese Veränderung können sofort sichtbar gemacht werden. Die Resultate der Simulation korrespondieren sehr gut mit den experimentell ermittelten Daten aus dem Labor und der Industrie. Erste Erkenntnisse aus den Laborversuchen und Simulationen konnten bereits in die Praxis umgesetzt werden und führten bereits zu Energiekostensenkungen.

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5.2.2 Laufende Forschungsprojekte Untersuchungen zur Freisetzung von Schwermetallen (Cr, Co, Mn, Ni, Zn) während der Hydratation von Zementphasen und Klinker sowie deren Einfluss auf den Hydratationsverlauf

Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr. Th.A. Bier / Dipl.-Geol. T. Westphal Laufzeit: 02/03-01/05 Partner: Lafarge LCR Fördermittel: 25 T € p.a. Motivation Die Verwendung alternativer Roh- und Brennstoffe ist häufig mit einem erhöhten Eintrag an Schwermetallen in Zement verbunden. Deren Toxizität kann zu Problemen bei der Verarbeitung führen. Außerdem könnten sich Veränderungen in der Verarbeitbarkeit ergeben.

Hydratation von MgO in Gegenwart von Tonerdezement und SiO2 in Feuerbeton

Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr. Th.A. Bier / Dipl.-Geol. T. Westphal Laufzeit: 07/04-06/06 Partner: Lafarge Aluminates Fördermittel: 43 T € p.a. Motivation Hydratation von MgO während des Einbaus von Feuerbetonen und die spätere Dehydratation kann Feuerbeton mechanisch destabilisieren. Die Minimierung der MgO-Hydratation kann zu Verbesserungen in der Verarbeitung und zur Erweiterung der Einsatzgebiete von Feuerbeton führen.

Optimierung von Ergelit-Produkten

Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr. Th.A. Bier / Dipl.-Ing. J. Sachl Laufzeit: 07/03-06/05 Partner: Ergelit Alsfeld Mittelumfang: 32 T € Motivation Die vertraulichen Arbeiten befassen sich mit Vergussmörtelsystemen und bieten eine Unterstützung in folgenden Bereichen: - Entwicklung neuer Rezepturen - Revision alter Rezepturen - Qualitätskontrolle der Eingangsmaterialien - Beobachtung des Herstellungsprozesses - Testen der fertigen Produkte

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Development and Optimisation of SLU

Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr. Th.A. Bier / T. Emoto (MSc.) Laufzeit: 11/03-10/05 Partner: UBE Tokio Mittelumfang: 36 T € p.a. Motivation The aim of this project is to investigate the influence of mixing composition, hydration and microstructure of self leveling underlayments (SLU´s) on their rheological properties, dimensional stability as well as their durability. The SLU-mixtures are composed of ternary systems using Calcium Aluminate Cement, Ordinary Portland Cement and Calcium Sulfates as binders.

Systemanalytisch und ökobilanziell eingebettete Entwicklung von Geopolymerbindern

Projektleiter/Bearbeiter: Dr.-Ing. Katja Dombrowski Laufzeit: 06/04 – 05/07 Partner: Dr.-Ing. Anja Buchwald (Professur Bauchemie;

Bauhaus-Universität Weimar) Dr.-Ing. Marcel Weil (Zentralabteilung Technikbedingte Stoffströme; Forschungszentrum Karlsruhe)

Fördermittel: 575 T € aus dem Tandem-Programm der Volkswagen-Stiftung

Motivation Das Projekt beinhaltet die zielgerichtete Entwicklung von Geopolymerbindern, d.h. von alumosilikatischen Baustoffen auf der Basis von alkaliaktivierten reaktiven Aluminaten und Silikaten, unter Verwendung von industriellen An- und Abfallstoffen. Dabei soll der Einfluss bestimmter Komponenten der Mischungszusammensetzung auf die Dauerhaftigkeit – speziell der Säure- und Temperaturbeständigkeit – untersucht werden. Während der Entwicklung und in der Materialbeurteilung kommen systemanalytische Werkzeuge zum Einsatz und es werden Ökobilanzen aufgestellt

Feuerfestkritierien

Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr. Th.A. Bier Laufzeit: 06/96-05/05 Partner: BFM Düsseldorf Mittelumfang: nach Bedarf Motivation Unterstützung bei der Ursachenforschung von meist fehlerhaften Feuerfestanwendungen. Dies erstreckt sich auf Fehlerquellen beim Einbau und im Material selbst.

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Alterungsverhalten von Trockenmörteln

Projektleiter/Bearbeiter: Prof. Dr. Th.A. Bier / Dipl.-Ing. G. Schmidt Technologie-Ingenieur (univ.) I. Kruglenia

Laufzeit: 11/04-10/06 Partner: Degussa Polymers GmbH Mittelumfang: 43 T € p.a. Motivation Im Projekt soll die Korrelation zwischen chemisch-physikalischen Analysen und Veränderungen der Anwendungseigenschaften bei Trockenmörteln systematisch untersucht werden. Ausgangspunkt ist dabei die Erfahrung, dass sich die Verarbeitungseigenschaften bei Trockenmörteln in Abhängigkeit von der Lagerung teilweise drastisch ändern können. Genaue Ursachen und die Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Versatzbestandteilen und der Einfluss der Lagerungsparameter selbst wurde bisher noch nicht systematisch untersucht. Als Untersuchungsmethoden sollen vor allen Schwindungsmessungen, rheologische Messungen und ESEM-Untersuchungen neben die traditionellen Bewertungskriterien wie Ausbreitmaß gestellt werden.

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5.3 Studentische Arbeiten 5.3.1 Ingenieurpraktika „Properties of Gypsum”

Verfasser: Valmira Sejdiu Betreuer: Dipl.-Ing. Kathrin Häußler

Prof. Dr. H. Mehmeti (Universität Pristina/Kosovo) Praktikumsort: TU Bergakademie Freiberg Zusammenfassung: Nach verschiedenen Verfahren hergestellte Gipsbinder wurden nach DIN sowie weiteren Analysenmethoden vergleichend untersucht.

5.3.2 Studienarbeiten „Vergleich der physikalischen und chemischen Eigenschaften mineralischer Wärmedämmstoffe für den Innenausbau“

Verfasser: Stephan Holze Betreuer: Dipl.-Ing. Kathrin Häußler Zusammenfassung: Die auf dem Markt befindlichen Wärmedämmstoffe für die Innenwanddämmung wurden vergleichend untersucht und bewertet.

„Die Änderung der Wärmeleitfähigkeit von autoklavierten Calciumsilicat-Wärmedämmplatten in Abhängigkeit vom Wassergehalt“

Verfasser: Jens Michael Betreuer: Dipl.-Ing. Kathrin Häußler Zusammenfassung: Mit Hilfe der Heizdrahtmethode wurden CS-Materialien unterschiedlicher Feuchte hinsichtlich ihrer Wärmeleitfähigkeit untersucht. Hintergrund war die Untersuchung des Einflusses der WLF auf den Trocknungsprozess der hochporösen CS-Wärmedämmplatten.

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5.3.3 Diplomarbeiten „Technological Production of Gypsum”

Verfasser: Sebahate Jonuzi Betreuer: Dipl.-Ing. Kathrin Häußler

Prof. Dr. H. Mehmeti (Universität Pristina/Kosovo) Zusammenfassung: Der Rohgips einer ausgewählten Lagerstätte wurde nach unterschiedlichen Technologien und bei unterschiedlichen thermischen Bedingungen entwässert und anschließend einer Normprüfung unterzogen.

„Optimierung eines Styroporleichtmörtels hinsichtlich Festigkeitsentwicklung, Feuerwiderstand und Wärmedämmvermögen“

Verfasser: Anett Ullmann Betreuer: Prof. Dr. Th.A. Bier; Dipl.-Ing. Th. Hübler (MPA Dresden GmbH) Zusammenfassung: Ziel der vorliegenden Arbeit war die Optimierung eines zementgebundenen Leichtmörtels zur schnellen und zuverlässigen industriellen Herstellung von nicht-brennbaren Fertigteilen mit einer geringen Wärmeleitfähigkeit. Die Optimierung des zementgebundenen Leichtmörtels mit Recyclingstyropor als Zuschlag sollte durch die geeignete Wahl von Bindemittel, Zusatzstoffen und –mitteln erfolgen. Untersucht wurden Abbindeverhalten und Festigkeitsentwicklung (im Hinblick auf eine Fertigteilherstellung), Längen-änderungsverhalten, Feuerwiderstand (Nichtbrennbarkeit) und die Wärmeleitfähigkeit.

5.4 Promotionen 5.4.1 Laufende Promotionen Rizwan, Syed Ali

High performance mortar and concrete using secondary raw materials

The idea of this research program is to look into the possibility of silica fume (SF) replacement with rice husk ashes (RHA) in high performance cementitious systems and is based on economical considerations and availability especially in certain parts of the world. Secondary raw materials such as dry silica fume powder and rice husk ashes (one amorphous and the other one crystalline) are being used in this research. Since it is known that in high performance concrete (HPC) a 100 % degree of hydration can’t be reached and is not even aimed at, 10 % by mass of cement will be substituted by SF and/or RHA, respectively.

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5.5 Mitarbeit in Gremien und Gesellschaften Prof. Dr. Th.A. Bier - 1. stellvertretender Vorsitzender des @ktivEnergiehaus-Institutes

- Gründungs- und Vorstandmitglied des Vereins MORE-Freiberg e.V. Dr. K. Dombrowski

- 2. stellvertretender Vorsitzender des @ktivEnergiehaus-Institutes - Gründungsmitglied des Vereins MORE-Freiberg e.V.

K. Häußler

- Gründungs- und Vorstandmitglied des Vereins MORE-Freiberg e.V. - Mitglied des Vereins Freunde und Förderer der TU Bergakademie Freiberg 5.6 Teilnahme an Konferenzen, Kolloquien und Seminaren

Synopsis - Readymix Zement - Rüdersdorf b.Berlin - 25.03.2004 - Prof. Dr. Th.A. Bier, Dr. K. Dombrowski, J. Sachl

CONLIFE Conference – Essen - 24.09.2004

- Dr. K. Dombrowski 47. Feuerfest-Kolloquium – Aachen - 13.-14.10.2004

- Prof. Dr. Th.A. Bier, T. Westphal Seminar on Scientific presentations and scientific posters - Freiberg - 18.10–20.10.2004 -Prof. S.A. Rizwan (MSc.) GDCh Tagung Bauchemie – Erlangen - 07.-08.10.2004

- Prof. Dr. Th.A. Bier Workshop ”Green Building Materials” - Shanghai - 05.-07.11.2004

- Prof. Dr. Th.A. Bier 5.7 Teilnahme an Messen

Bildungsmesse - Leipzig - 12.-13.11.2004 - K. Häußler Bauschau - Chemnitz - 24.04.2004 - Prof. Dr. Th.A. Bier, Dr. K. Dombrowski, T. Westphal

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Messebericht - Bauschau in Chemnitz Im Rahmen der Bauschau während des Eigenheimbau-Weltrekordversuches in Chemnitz war das Institut für Keramik, Glas- und Baustofftechnik der TU Bergakademie Freiberg durch Mitarbeiter des Lehrstuhles Baustofftechnik (Prof.-Dr. Ing. Th.Bier; Dr.-Ing. K. Dombrowski und Herrn T. Westphal) vertreten. Zur allgemeinen Information der Besucher (von zukünftigen Eigenheimbauern bis Mitarbeiter oder Inhaber von Baufirmen), wurden Postertafeln präsentiert zu den Aufgaben und Forschungsschwerpunkten der jeweiligen Bereiche Keramik, Glas- und Baustofftechnik sowie zu den Studieninhalten am IKGB. Vom Bereich Keramik wurden Perlit-Leichtsteine ausgestellt. Als positive Resonanz hierzu waren die Anwendung von Naturstein (gebläht) als Wärmedämmstoff hervorzuheben und vor allem das extrem geringe Gewicht des „so stabilen Bausteines“. Das ziegelartige Aussehen des mit Ton gebundenen Bausteines zog das Interesse an sowie die möglichen unterschiedlichen Produktfarben. Vom Bereich Glas wurden Glasfliesen bzw. Glasdachsteine präsentiert sowie eine Videoschleife über die Herstellung dieser. Diese Glasfliesen bzw. Dachsteine weckten bei den Besuchern ein besonderes Interesse hinsichtlich der Gesichtspunkte: - Design (eines speziellen Musterexemplares) bzw. die vielfältigen/farblichen

Gestaltungsmöglichkeiten - Variabilität in der Verwendung: von rutschfesten Bodenfliesen bis Dacheindeckung - Verwendung von Schlacken (also Industrieanfallstoffen) als nutzbringende und

verbraucherfreundliche Anwendung. Der Bereich Baustofftechnik machte durch schwimmenden Beton (Boote aus Porenbeton) aufmerksam. Baufirmen bzw. Hersteller von „Elementen“ für den Hausbau zeigten Interesse an den Untersuchungsmöglichkeiten am Lehrstuhl insbesondere hinsichtlich Baustoffprüfung, Kennwertermittlung und Dauerhaftigkeitsuntersuchungen. Es ist zu vermerken, dass mit der Präsentation unter den Besuchern auf die Ausbildungsmöglichkeiten hinsichtlich Keramik, Glas und Baustoffe an der TU Bergakademie Freiberg aufmerksam gemacht werden konnte.

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5.8 Sonstiges Organisation der Arbeitstagung der Freiberger Silikattechniker verbunden mit dem XXXIII. Absolvententreffen - 7.-8.05.2004

- K. Häußler Mitorganisation des 3. Deutsch-Tschechischen Doktorandentreffens - Dezember 2004

- K. Häußler ERASMUS-Aufenthalt Dozentenmobilität Universität Veszprem/Ungarn - September 2004

- K.Häußler Vorbereitung und Abschluss des Bilateralen Agreements im ERASMUS-Programm TU Wien Oktober 2004

- K. Häußler Teilnahme an einer Delegation der TU BAF nach Calgary zu Gesprächen über eine Kooperation der beiden Universitäten im Bereich von Umweltfragen

- Prof. Th A. Bier Die Presse über uns... Veröffentlichung in report (Nachrichten aus Lehre und Forschung der Technischen Universität Bergakademie Freiberg) Nummer 32, Juni 2004 Geopolymerbinder mit Tandem - Volkswagenstiftung fördert Projekt im Bereich Baustofftechnik Die VolkswagenStiftung fördert in diesem Jahr im Rahmen des Tandem-Programms mit insgesamt 1,52 Millionen Euro weitere 3 interdisziplinär zusammengesetzte Forschergruppen. In diesem Jahr geht erstmals ein Teil des Summe (über 575.000 Euro) an ein ingenieurtechnisches Projekt, an dem auch Frau Dr.-Ing. Katja Dombrowski vom Bereich Baustofftechnik des Instituts für Keramik, Glas- und Baustofftechnik (IKGB) der TU Bergakademie Freiberg - gemeinsam mit einer Kollegin von der Bauhaus-Universität Weimar und einem Kollegen des Forschungszentrums Karlsruhe - beteiligt ist. Das Forscherteam beschäftigt sich in den kommenden 3 Jahren mit der Entwicklung von Geopolymerbindern - also alumosilikatischen Polymerbindern oder alkaliaktivierten Bindern. Die Eigenschaften dieser Materialien wie Feuerfestigkeit und Säurebeständigkeit lassen ein hohes Anwendungspotential auf unterschiedlichen Gebieten erwarten. Die zur Herstellung verwendbaren Feststoffe wie u.a. auch Recyclingmaterialien und Verbrennungsrückstände deuten nicht nur auf eine hohe Variabilität sondern auch auf ökologische Vorteile hin. Da jedoch die Entwicklung dieser Geopolymerbinder noch am Anfang steht, liegt ein aufwendiges Pensum vor den 3 Forschern, welches durch ein zielgerichtetes Programm umgesetzt werden soll. Dabei bedienen sie sich einer neuen systemanalytischen Vorgehensweise, um aus der Vielzahl von Materialkombinationen die aussichtsreichsten Kandidaten für definierte Anwendungsgebiete auswählen zu können. Die Anwendung von Ökobilanzen stellt dabei in der Materialentwicklung eine methodische Herausforderung dar. Während sich Frau Dr. Buchwald in Weimar verstärkt mit der chemischen Zusammensetzung und der Strukturausbildung der Geopolymerbinder beschäftigt und Herr Dr. Weil aus

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Karlsruhe seine Kenntnisse zu Systemanalysen sowie aufwendige ökobilanzielle Betrachtungen einbringt, wird sich Frau Dr. Dombrowski mit der Prüfung der Dauerhaftigkeit bzw. Langzeitbeständigkeit der Materialien unter den prognostizierten Nutzungsbedingungen auseinandersetzen. So sind z.B. feuerbeständige Tunnelwandungen nicht nur dem Feuer im Ernstfall ausgesetzt, sondern müssen während der Nutzungsdauer u.a. einer Vielzahl verschiedener klimatischer Einflüsse wie Feuchtigkeit, Temperaturschwankungen bis hin zu Frost- und Tausalz-Angriff standhalten. Die gerätetechnische Ausstattung am IKGB gibt hierbei beste Voraussetzungen für die geplanten Untersuchungen, bei der natürlich intensive Zusammenarbeiten der Forscher untereinander außer Frage stehen. Neben geplanten Workshops zum Thema wird sich das Team mit seiner Forschung auch im Internet präsentieren und dort eine Plattform für Diskussionen und Zusammenarbeit mit anderen interessierten Bereichen - auch an der TU BA Freiberg – einrichten (www.uni-weimar.de/geton). Veröffentlichung über das „Geopolymerprojekt“ im unabhängigen Hochschulmagazin „duz“ vom 30.04.2004

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Arbeitsgruppe Kolloide und Grenzflächen

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6 Arbeitsgruppe Kolloide und Grenzflächen 6.1 Publikationen 6.1.1 Veröffentlichungen in Zeitschriften und Fachbüchern Stöckelhuber, K. W., Radoev, B., Wenger, A., Schulze, H. J., Rupture of Wetting Films caused by Nano-Bubbles, Langmuir 20 (2004) S.164-168. Tsekov, R., Evstatieva, E., Stöckelhuber, K. W., Smirniotis, P. G., Stability of TiO2 suspensions in reactors for degradation of toxic pollutants, Progr. Colloid and Polym. Sci., 126 (2004) S.117-120. Slavchov, R., Radoev, B., Stöckelhuber, K. W., Equilibrium Profile and Rupture of Wetting Film on Heterogeneous Substrates, Colloids & Surfaces A, (2004) in Press. Stöckelhuber, K. W., Orbituary Hans Joachim Schulze, Adv. Colloids Interface Science (2004) in Press. Müller, P. U., Akpo, C. C., Stöckelhuber, K. W., Weber, E., Novel Amphiphiles with Preorganized Functionalities – Formation of Langmuir-Films and Efficiency in Mineral Flotation, Adv. Colloids Interface Science (2004) in Press. Schulze, H. J., Stöckelhuber, K. W.,Flotation as a Heterocoagulation Process: Possibilities of Calculating the Probability of the Microprocesses, Rupture of the intervening thin liquid film and Progress in Modelling of the Overall Process, in: Stechemesser H. and Dobiáš B. (eds.): Coagulation and Flocculation, Marcel Dekker, New York (2004) ISBN 1-57444-455-7, S.455-517. Stöckelhuber, K.W., Wenger, A, Einfluss der Heterogenität von Modelladsorptionsschichten auf die Partikelwechselwirkung, in: Husemann, K und Graichen, K. (Hrsg.): Partikelwechselwirkung in Systemen der mechanischen Verfahrenstechnik, Shaker Verlag, Aachen, (2004) ISBN 3-8322-3245-1, S.245-272. 6.1.2 Vorträge und Poster Wenger, A, Stöckelhuber, K.W., Poster: Einfluss der Heterogenität von Modelladsorptions-schichten auf die Partikelwechselwirkung, Abschlusskolloquium SFB285/SPP1052 „Hochdisperse Systeme: Wechselwirkungen und Handhabung“, Freiberg 22.-24.11.2004

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6.2 Forschungsprojekte 6.2.1 Abgeschlossene Forschungsprojekte Einfluss der Heterogenität von Modelladsorptionsschichten auf die Partikel-wechselwirkung

Projektleiter: Dr. H. J. Schulze†, Dr. F. Simon (IPF Dresden) Bearbeiter: Dr. K. W. Stöckelhuber, Dipl.-Chem. A. Wenger,

Prof. B. Radoev (Gastwissenschaftler) Laufzeit: 1995-2004 Finanzierung: DFG, SFB 285 „Partikelwechselwirkung in Systemen

der mechanischen Verfahrenstechnik“, Teilprojekt C2 Partner: Institut für Polymerforschung Dresden e.V. Fördermittel: Insgesamt: 653.500,00 €; in 2004: 94.800 € Motivation

Aufklärung der Blase/Teilchen-Wechselwirkung beim Flotationsprozess Zusammenfassung der Ergebnisse

Die Heterokoagulation einer Blase mit einem Feststoffpartikel bildet einen wichtigen Prozessschritt bei dem Trennverfahren der Flotation. Ein entscheidender Elementarvorgang hierbei bildet das Zerreißen des dünnen Flüssigkeitsfilmes zwischen Blase und Teilchen. Dabei kommen prinzipiell zwei Zerreißmechanismen in Betracht: (1) der Kapillarwellenmechanismus, welcher attraktive interpartikuläre Wechselwirkungskräfte zwischen Blase und Teilchen voraussetzt, und (2) der Nukleationsmechanismus, bei welchem das Zerreißen von Heterogenitäten auf der festen Oberfläche – in der Regel nanoskopisch kleinen Gasblasen – ausgeht, hierzu wurde eine neue Theorie aufgestellt, wie und unter welchen Bedingungen dieser Zerreißmechanismus im Detail abläuft. Bei der Be-arbeitung des Projekts konnte erstmals nachgewiesen werden, dass im untersuchten Modellsystem Silica / Wasser / Luft beide Mechanismen auftreten können. Hierbei kann man prinzipiell vier verschiedene Grenzfälle unterscheiden:

(1) Repulsive Kräfte, hydrophile Festkörperoberfläche: stabiler Flüssigkeitsfilm zwischen Blase und Teilchen, kein Zerreißen – kein Flotationserfolg

(2) Repulsive Kräfte, hydrophobe Oberfläche: auf der hydrophoben Oberfläche

adsorbierte Gasblasen bringen den Film durch den Nukleationsmechanismus zum Zerreißen.

(3) Attraktive Kräfte, hydrophiler Festkörper: durch den Kapillarwellenmechanismus

zerreißt der Flüssigkeitsfilm, allerdings langsamer und an vielen Stellen gleichzeitig.

(4) Attraktive Kräfte, hydrophobe Festkörperoberfläche: es dominiert der Nukleations-

mechanismus, durch die attraktiven Kräfte wird das Verdünnen des Filmes beschleunigt: Idealfall für die Flotation.

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Die Dicke struktureller Barrieren um Siliziumdioxidteilchen

Projektleiter: Dr. H. Stechemesser / Dr. H. Lichtenfeld Laufzeit: 1998-2004 Finanzierung: DFG, SSP 1062 „Handhabung hochdisperser Pulver“ Fördermittel: Insgesamt: 492.000 €; in 2004: 56.800 € Motivation

Ursachenermittlung der außergewöhnlichen, nach der DLVO-Theorie unerwartet hohen Stabilität von SiO2-Dispersionen am isolektrischen Punkt. Zusammenfassung der Ergebnisse

Schwerpunkt der Arbeiten war die Untersuchung der Teilchengrößenabhängigkeit des Stabilitätsverhaltens von Siliziumdioxid. Die Charakterisierung der perikinetischen Koagulation aus den experimentell bestimmten Werten der Aggregations- und Deaggregations-Konstanten besteht in der Abhängigkeit dieser Größen von den verschiedenen Energietermen der Teilchenwechselwirkung. Bisher konnte diese Abhängigkeit nur auf numerischem Weg qualitativ bestimmt werden. Nun gelang es eine analytische Lösung zur Berechungen dieser Abhängigkeiten zu finden, die die Interpretation der experimentellen Daten wesentlich erleichtert.

6.2.2 Laufende Forschungsprojekte Analyse und Modellierung der Haftungsmechanismen bei der Beschichtung und Verklebung von Papierwerkstoffen

Projektleiter: Dr. K. W. Stöckelhuber/ DI R. Pristavok, B. Schulze Laufzeit: 2002-2005 Finanzierung: BMBF, Förderschwerpunkt Grenzflächenhaftung Partner: Schill und Seilacher AG, Böblingen; Papiertechnische

Stiftung PTS München und Heidenau; JOWAT Lobers und Frank AG, Detmold

Fördermittel: Insgesamt: 393.561 €; in 2004: 114.394 € Motivation Das Forschungsvorhaben hat zum Ziel, die bei vielen Papierverarbeitungs- und Veredlungs-vorgängen stattfindenden Benetzungs- und Haftungsmechanismen zwischen unter-schiedlichen Trägermaterialien und Veredlungsmedien zu untersuchen und über die gezielte Analyse, Messung und Bewertung von praxisrelevanten Modellsystemen einen entscheidenden Beitrag für das grundlegende Verständnis der Vorgänge zu leisten. Dabei wurden die derzeitig angewandten Theorien und Meßmethoden zur Oberflächenenergie-bestimmung durch die Einbeziehung moderner optischer Beobachtungs- und Aufzeichnungsverfahren herangezogen, um so industriellen Anwendern fundierte Mess- und Steuermöglichkeiten für Beschichtungs- und Verklebungsvorgänge an die Hand zu geben.

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6.3 Promotionen 6.3.1 Laufende Promotionen Dipl.-Chem. Andreas Wenger Über die Zerreißmechanismen von dünnen wässrigen Benetzungsfilmen - Nukleation und Kapillarwellen Das Stabilitätsverhalten von dünnen Benetzungsfilmen zwischen zwei Phasengrenzen gasförmig / flüssig und flüssig / fest ist entscheidend für eine hohe Anzahl technologischer Prozesse. Der Bedeutung verschiedener physikalisch-chemischer Parameter auf deren Zerreißmechanismus, wie Hydrophobizität, Zeta-Potential, Morphologie der festen Oberfläche bzw. Ioneneinflüsse der fluiden Phase sollen untersucht werden. Dipl.-Ing. Radovan Pristavok Analyse und Modellierung der Haftungsmechanismen bei der Beschichtung und Verklebung von Papierwerkstoffen Die Vorgänge Benetzung, Haftung und Haftfestigkeit werden durch die Oberflächenenergie von den sich im Kontakt befindenden Stoffe Papier (beschichtet) und Klebstoff (Schmelz- und Dispersionsklebstoffe) beherrscht. Durch Messung der Randwinkel definierter Mess-flüssigkeiten auf den Oberflächen, deren Charakterisierung durch XPS-Spektroskopie, sowie die Untersuchungen der Klebstoffe bezüglich ihrer Oberflächenspannung konnten Korrelationspunkte zwischen den ermittelten physikalisch-chemischen Parametern und den Haftungs- und Benetzungseigenschaften festgestellt werden. 6.4 Habilitationen 6.4.1 Laufende Habilitationen Dr. Klaus Werner Stöckelhuber Beiträge zur Aufklärung der Blase/Teilchen-Wechselwirkung Die Wechselwirkung zwischen einer Gasblase und festen Oberflächen hat einen wichtigen Einfluss auf die Effizienz vieler technologischer Prozesse. Durch Aufklärung der wichtigsten physikalisch-chemischen Einflussgrößen können z.B. Trennverfahren, wie die Flotation gezielt beeinflusst und optimiert werden.

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6.5 Teilnahme an Konferenzen, Kolloquien und Seminaren

2. WING-Statusseminar „Grenzflächenhaftung in technischen Systemen“ - Bonn – 10-11.11.2004

- R. Pristavok, Dr. K.W. Stöckelhuber, Abschlusskolloquium SFB285/SPP1052 „Hochdisperse Systeme: Wechselwirkungen und Handhabung“ – Freiberg - 22.-24.11.2004

- Dr. K.W. Stöckelhuber, A. Wenger

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Ausgewählte Forschungsergebnisse 2004

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Optimierung der Scherbenentgasung und Glasuroberflächenqualität unter Einmal-Schnellbrandbedingungen von Porzellan Durch die Einführung der Einmal-Schnellbrandtechnologie in der Geschirrporzellan-herstellung können erhebliche Kostenreduzierungen gegenüber dem konventionellen Betrieb im Zweimal-Brennverfahren (Glüh- und Glattbrand) erreicht werden. Gleichzeitig ist es möglich bei geringerem Platzbedarf und kürzeren Durchlaufzeiten flexibel auf kunden-spezifische und marktwirtschaftliche Erfordernisse zu reagieren. Es wird davon ausgegangen, dass die Anwendung der neuen Technologievariante unter weitgehender Nutzung vorhandener Anlagentechnik bei deren Modifizierung erfolgen kann. Während bei der konventionellen Technologie die Prozesse der Scherben- und Glasurbildung im wesentlichen nacheinander ablaufen und sich nur mittelbar gegenseitig beeinflussen, finden die gefügebildenden Reaktionen in Scherben und Glasur bei der Einmalbrand-technologie gleichzeitig statt und wirken direkt aufeinander ein. Die optische Qualität der Glasur wird durch den erhöhten Eintritt von Gasblasen während der Scherbensinterung merklich beeinträchtigt. Dieser Sachverhalt macht eine gezielte Optimierung der Scherbenentgasung vor der Dichtsinterung und dem vollständigen Aufschmelzen der Glasur sowie eventuell eine Nachbehandlung der Glasuroberfläche notwendig. Abb. 1: Optimierter Porzellanversatz (links) und industrielles Vergleichsgranulat (rechts) Die im Forschungsvorhaben erreichten hochwertigen Produkteigenschaften zeigen, dass mit dem optimal verpressbaren Porzellanversatz aus dem Additivgemisch mit 1,0 % (1/3 Optapix PA20G + 2/3 Na-Wasserglas 2,03) und mit der optimalen Glasur die Anpassung von Glasur und Scherben im Einmal-Schnellbrand inklusive einer simulierten Feuerpolitur gelungen ist. Im Ergebnis der Projektbearbeitung liegt eine optimierte Einmal-Schnellbrandtechnologie sowie eine spezielle Brennkurve für dieses Verfahren vor, die auch kleinen und mittleren Unternehmen die Möglichkeit bietet, eine Einführung dieser Technologie ohne großen technologischen Aufwand vorzunehmen. Damit kann für die Porzellanhersteller eine kostengünstigere Produktion umgesetzt werden. Ein weiterer bedeutender Vorteil dieser Technologie ist, dass die vorhandene Anlagentechnik weiter genutzt werden kann und eine Umstellung auf neue Werkzeuge und Formen weitestgehend entfällt. Das Projekt wurde durch die AiF gefördert.

Ansprechpartner: Prof. Dr. C.G. Aneziris Tel.: +49 3731 392505 E-mail: [email protected] Dipl.-Ing. U.Fischer Tel.: +49 3731 393324 E-mail: [email protected]

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Optimization the body-degassing and the quality of the glaze surface under single-fast-firing conditions for porcelain The introduction of the single-fast-firing –technology in the porcelain production offers economical and ecological benefits compared to the conventional technology with biscuit and glost firing. In advance due to less production space demands and shorter cycling times flexible production lines can be designed fulfilling a variety of market and costumers requirements. This new technology can be applied in already existing industrial plants with small efforts due to material and firing optimization. In case of the single-firing-technology a stronger interference between the body and the glaze occurs due to the simultaneously structure formation comparing to the conventional technology whereby the body structure and the preformed body/glaze structure formation take almost independently place. In addition in case of a single-fast-firing version a more complicated situation has to be managed because of the fact that the rime for reactions is being reduced. The optical quality of the glaze suffers under an extra occurrence of gas bubbles during the body sintering. This process request a precise optimization of body degassing before sintering and the complete melting of glaze as well as an after-treatment of the glaze surface. Fig. 1: Optimized porcelain granulate (left) and industrial reference granulate (right) The research project has shown that using the optimal compressible porcelain body mass with mixture of additives 1,0 % (1/3 polyvinyl alcohol and 2/3 sodium silicate 2,03) and the optimal glaze the glaze-body fit under single-fast-firing conditions including a simulated fire-polish is possible and consequently top-quality product properties can be achieved. As a result of this project the optimized single-fast-firing technology as well as a special firing curve for this procedure has been developed. This approach also fulfils the implementation of this technology without a great effort in the minor and middle-size enterprises. Furthermore, the available system technique can be used thus the conversion of production to the new tools and moulds is not necessary. The project has been aided by German Federation of Industrial Cooperative Research Associations.

Contact persons: Prof. Dr. C.G. Aneziris Tel.: +49 3731 392505 e-mail: [email protected] Dipl.-Ing. U.Fischer Tel.: +49 3731 393324 e-mail: [email protected]

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Entwicklung von porösen Keramiken für Diesel-Partikelfiltration Partikelfilter stellen zur Zeit die wirkungsvollste nachmotorische Maßnahme zur Minderung der Partikelemission von Dieselmotoren dar. Die Partikel bestehen hauptsächlich aus Kohlenstoff (Ruß), unverbrannten und unvollständig verbrannten Kohlenwasserstoffen, sowie Sulfaten und Asche, vorrangig Ca-Sulfaten und MgZn-Phosphaten. Die Mikrowellen-regenerierung von Dieselrußfiltern bietet mit der direkten Ankopplung von Mikrowellen am Ruß einen vorteilhaften – vielversprechenden Ansatz. In zahlreichen grundlegenden Untersuchungen wurde festgestellt, dass mittels eines üblichen, konventionell erhältlichen Mikrowellengenerators (Magnetron) Mikrowellen direkt innerhalb von wenigen Sekunden am Ruß ankoppeln, den Ruß erwärmen und zu einer Zündung und Verbrennung des Rußes führen. Diese Vorversuche wurden weiter intensiviert mit der Beaufschlagung von kommerziell erhältlichen Cordieritwabenkörpern (Filtermedien) mit Ruß und mit einer nachgeschalteten Mikrowellenregeneration. Die Mikrowellen führten zur Russverbrennung ohne dass eine starke Absorption im Filterwerkstoff stattfand. Im Rahmen dieses Projektes soll ein Funktionsmuster eines Dieselpartikelfiltersystems mit Mikrowellenregeneration entwickelt werden, bestehend aus

- einem keramischen, offenporösen Filtermedium transparent gegenüber Mikrowellen und mit optimalen mechanischen, thermischen und chemischen Eigenschaften für einen mobilen Dauereinsatz,

- einem mikrowellentauglichen, maßgeschneiderten Metallgehäuse mit minimalen Energieverlusten und optimaler Feldverteilung,

- einer Mikrowellenregenerationseinheit und - einem Steuerungsmodul.

Das Projekt wird durch die AiF gefördert.

Ansprechpartner: Prof. Dr. C.G. Aneziris Tel.: +49 3731 392505 E-mail: [email protected] Dipl.-Ing. W. Schärfl Tel.: +49 3731 393523 E-mail: [email protected]

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Design and Development of porous ceramics for diesel particulate filtration The diesel soot filters represent today the most effective after-motor measure for reduction the particulate emission of diesel motors. The particulates are mainly composed of carbon (soot), unburnt or incompletely burnt hydrocarbons, as well as of sulphates and ashes, in particular calcium sulphates and magnesium-zinc-sulphates. The microwave regeneration of diesel soot filters provides with the direct coupling of microwaves on soot an advantageous and promising approach. Numerous fundamental investigations show that using a common conventionally available microwave generator (magnetron) the microwaves are directly coupling on soot within few seconds, heating the soot and lead to an ignition and burning of soot. The preliminary tests were further intensified with the admission of commercial available cordierite honeycombs bodies (filter media) with soot and subsequent microwaves regeneration. The microwaves caused the soot burning by low absorption in the filter material. The objective of this project is to design and develop a functional prototype of a diesel particulate filter system with microwave regeneration, consisting of

- a ceramic, open-pore filter medium transparent to microwaves with optimal mechanical, thermal and chemical properties for permanent mobile applications,

- an optimal metal casing suitable for microwaves with minimal energy losses and optimal field distribution,

- a microwave regeneration unit and - a control module.

The project is aided by German Federation of Industrial Cooperative Research Associations

Contact persons: Prof. Dr. C.G. Aneziris Tel.: +49 3731 392505 e-mail: [email protected] Dipl.-Ing. W. Schärfl Tel.: +49 3731 393523 e-mail: [email protected]

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Jahresbericht 2004 - 78 - www.ikgb.de

Stromunterstützte Hochtemperaturbenetzbarkeit von thermoschockbeständigen Keramiken Die Feuerfestkeramiken müssen in Kombination mit geeigneten Formgebungsverfahren eine Reihe von Anforderungen erfüllen. Dabei übt die Art der Benetzung der keramischen Werkstoffe gegenüber Metall und Metall/Schlacke-Systemen eine große Wirkung auf das Korrosions-, Erosions- und Clogging-Verhalten aus. Dieses Verhalten wird maßgeblich durch die stofflichen Merkmale (Chemie und Viskosität) der angreifenden Schlacken, bzw. Schmelzen, aber auch durch die stofflichen sowie Gefügeeigenschaften der feuerfesten Werkstoffe beeinflusst. Um einen grundlegenden Überblick über die Wirkung des Stromes in kohlenstoffgebundenen MgO-Erzeugnissen zu bekommen, wurden Versuche ohne Strom und mit 0,05; 0,5 and 5A mit MgO-C Materialien in Kontakt mit einer Gießpulverschlacke bei 1500°C durchgeführt, siehe Abbildungen 1-2.

Abb. 1: Versuch 1, ohne Strom Abb.2: Versuch 2, mit Strom Über die Stromankopplung wird das Gefüge der Sekundär-MgO-Passivierungsschicht modifiziert. Dadurch werden die Benetzungsverhalten und Oxidationsbeständigkeit im sensiblen 1500°C-Temperaturbereich beeinflusst. Man kann deutlich den Unterschied zwischen einem Versuch mit und ohne Strom erkennen. Die Korrosion/Infiltrationstiefe ist bei der Anwendung von Strom niedriger. Die besten Ergebnisse bezüglich Korrosionsbeständigkeit werden mit einer Stromstärke von 0,05 A erzielt. Die Entkohlung ist bei den strombeaufschlagten Proben wesentlich geringer (brauner Bereich), was auf eine dichtere MgO-Schutzschicht zurückzuführen ist. Das Projekt wird durch die DFG gefördert.

Ansprechpartner: Prof. Dr. C.G. Aneziris Tel.: +49 3731 392505 E-mail: [email protected] Dipl.-Ing. F. Homola Tel.: +49 3731 393497 E-mail: [email protected]

dichte MgO-Schicht dichte MgO-Schichtinfiltrierte Schlacke

infiltrierte Schlacke

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Jahresbericht 2004 - 79 - www.ikgb.de

Electrical assisted high temperature wettability of thermal shock resistant ceramics The refractory ceramics in combination with suitable shaping process has to fulfil a number of requirements. The type of wettability of ceramic materials to metals and metal/slag systems influences strongly the corrosion, erosion and clogging behaviour. The wettability behaviour is significantly affected by materials characteristics of invasive slags, resp. melts (chemistry and viscosity), but also by material as well as structural characteristics of the refractory materials. In order to get a fundamental overview of current action the test without current and with 0,05; 0,5 and 5A with MgO-C materials in contact with a casting powder slag at 1500°C were carried out, see Figs. 1-2.

Fig. 1: Test 1, without current Fig. 2: Test 2, with current By means of current coupling the microstructure of the secondary MgO-passivation layer is modified. Thereby the wettability behaviour and oxidation resistance in sensitive temperature range of about 1500°C is affected. The differences between the tests without current and with current are significant. This project shows that the samples supplied with current have a lower corrosion/infiltration depth in comparison with zero-current samples. The best results were achieved with a current intensity of 0,05 A. The decarbonisation of the samples (brown area) supplied with current is significantly lower, what results from a high-density MgO-protective layer. The project is aided by German Research Foundation.

Contact persons: Prof. Dr. C.G. Aneziris Tel.: +49 3731 392505 e-mail: [email protected] Dipl.-Ing. F. Homola Tel.: +49 3731 393497 e-mail: [email protected]

dense MgO-layer dense MgO-layer infiltrated slag

infiltrated slag

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Jahresbericht 2004 - 80 - www.ikgb.de

Oberflächenveränderung von Gläsern Durch einen einfachen online Oberflächenveredelungsprozess noch heißer Glasoberflächen nach der Formgebung lassen sich erhebliche qualitative Verbesserungen für alle bekannten Massengläser erreichen, wobei die Tatsache genutzt wird, dass wesentliche Eigenschaftsmerkmale durch die Oberflächen definiert werden. Damit ist eine Entkopplung der Glaschemie von den Eigenschaften möglich. Dem Verfahren liegt eine Arbeitshypothese zu Grunde, dass sich durch Wechselwirkung der Glasoberfläche mit Al2O3 aus der Dampfphase oder metallischem Aluminium thermodynamisch stabilere Strukturen unter Einbindung von Aluminium bilden. Die thermische, mechanische oder chemische Auflösung dieser Strukturen bedarf damit eines höheren Aufwandes und resultiert in einer deutlich erhöhten mechanischen Festigkeit (> 50 %), einer thermischen Stabilität der Eigenschaften und einer verbesserten hydrolytischen Beständigkeit, die bis zu einer anderen hydrolytischen Klasse der Gläser reichen kann.

1,00

0,05 0,05 0,03

0,000,100,200,300,400,500,600,700,800,901,00

norm

iert

e Le

itfäh

igke

it

AES-Glas AES-Glasbehandelt

Borosilikatglas Borosilikatglasbehandelt

Glasart

Abb. 1: Verbesserung der hydrolytischen Beständigkeit verschiedener Glasarten Neben den Vorteilen einer einfachen und preiswerten Verfahrenstechnik, die sich ohne größere Schwierigkeiten in vorhandene Produktionsverfahren integrieren lässt, ist diese Technologie auf alle bekannten Massengläser zu übertragen. Neben Behälterglas und Floatglas sind auch Röhren- und Faserglas optimierbar. Auch Emails, Glasuren, Schaumglas und Spezialgläser konnten in den Eigenschaften optimiert werden. Damit lassen sich auch bei gleichen geforderten Produkteigenschaften Zusammensetzungsoptimierungen durchführen. Der Glas- und Weiterverarbeitungsindustrie wird damit ein wichtiges Werkzeug zur Verfügung gestellt, in dem wachsenden internationalen Wettbewerb den Standort durch technologische Überlegenheit zu erhalten und auszubauen. Ansprechpartner: Prof. Dr. H. Hessenkemper Tel.: +49 3731 393133 E-mail: [email protected] Dipl.-Ing. R. Hengst Tel.: +49 3731 392604 E-mail: [email protected]

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Jahresbericht 2004 - 81 - www.ikgb.de

Surface modifications of glasses Considerably qualitative improvements for all known mass glasses can be achieved by a simple online modification process of the hot glass surfaces after forming. Since many essential properties are defined by the surface this process allows a separation of properties from the chemical composition. The working hypothesis is as follows: due to interactions of the hot glass surface with an Al-containing atmosphere or with metallic aluminium thermodynamically more stable structures are formed by incorporating additional aluminium. The thermal, mechanical or chemical dissolution of those structures requires a higher effort what results in a clearly higher mechanical strength (>50%), higher thermal stability and a better chemical resistance up to a higher hydrolytic classification.

1,00

0,05 0,05 0,03

0,000,100,200,300,400,500,600,700,800,901,00

norm

aliz

ed c

ondu

ctiv

ity

AES-glass AES-glass treated

borosilicate glass borosilicate glasstreated

glass type

Fig. 1: Improvement of the hydrolytic resistance of different glass types The technology is simple and cheap, it can easily be integrated in existing production processes and can be adapted to all known mass glasses. Container glass or float glass can be optimised as well as pipe or fibre glass. Even some properties of enamels, glazes, foam glass and special glass systems were improved. All different tested chemical compositions of glasses like soda-lime-silica glass, borosilicate glass, lead glass up to silica glass were treated successfully. Thus it is possible to achieve upgraded properties with standard glass compositions. This technology provides an important tool for the glass producing and the subsequent processing industry to keep or extend its position in an expanding international competition by technological predominance. Contact persons: Prof. Dr. H. Hessenkemper Tel.: +49 3731 393133 e-mail: [email protected] Dipl.-Ing. R. Hengst Tel.: +49 3731 392604 e-mail: [email protected]

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Jahresbericht 2004 - 82 - www.ikgb.de

Herstellung von hochwertigen Glaserzeugnissen aus mineralischen Reststoffen Es wurde eine Technologie entwickelt, mit deren Hilfe mineralische Reststoffschlacken zu hochwertigen glasigen Produkten verarbeitet werden können. Die angestrebte Produktpalette ist dabei im Bereich der Dachdeckungsmaterialien und der Wand- und Bodenfliesen angesiedelt. Bei der Technologieentwicklung lag der Schwerpunkt im Hinblick auf eine industrielle Umsetzung neben der technischen Machbarkeit auf der Wirtschaftlichkeit des Gesamtprozesses. Es zeigte sich, dass wirtschaftliche Optimierungspotentiale in allen einzelnen Prozessschritten zu finden sind, von der Auswahl und Aufbereitung der Reststoffschlacken über den eigentlichen Schmelzprozess, wobei hier besonders die Verlängerung der Lebensdauer des Feuerfestmaterials ein entscheidendes Wirtschaftlichkeitskriterium darstellt, bis hin zur Formgebung und Veredlung der Produkte. Die Umsetzung der entwickelten Technologie an einer kleinindustriellen Versuchsanlage bestätigte, dass die industrielle Herstellung von hochwertigen Glaserzeugnissen aus Reststoffen möglich ist. Erste betriebswirtschaftliche Abschätzungen für den Gesamtprozess zeigen eine ausgezeichnete Wirtschaftlichkeit, was die Voraussetzung für die Platzierung derartiger neuer Produkte am Markt ist. Bis Ende 2005 wird sich zeigen, ob eine industrielle Produktion aufgenommen werden kann. Dann soll in Freiberg eine Pilotanlage gebaut werden. Wenn die Technologie vermarktet werden kann ist, zusätzlich zu den entstehenden Arbeitsplätzen mit weiteren bei Anlagenbaubetrieben in Sachsen und Thüringen zu rechnen. Ziel ist zunächst eine Produktion von 20.000 bis 100.000 Tonnen Jahresproduktion, die je nach Absatz des Produktes aber auch noch ausgeweitet werden soll.

Abb. 1: Dachdeckungsmaterialien und Bodenfliesen aus mineralischen Reststoffen Das Projekt wurde durch das BMBF gefördert.

Ansprechpartner: Prof. Dr. H. Hessenkemper Tel.: +49 3731 393133 E-mail: [email protected] Dipl.-Ing. A. Nadolny Tel.: +49 3731 394066 E-mail: [email protected]

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Jahresbericht 2004 - 83 - www.ikgb.de

Production of high-grade glass products from mineral waste material A technology has been developed which is suited for producing vitreous high-quality products out of mineral waste slags. The target product range reaches from roof tiles to paving and wall tiles. With regard to the aimed industrial realisation the main focuses during the development of the technology were the technical feasibility as well as the operating efficiency. An economic optimisation potential has been found in every individual process step, from the choice and preparation of the slags to the melting process, where especially the lifetime extension of the refractories is a crucial economical criterion, and finally the forming and refining of the products. The realisation of the developed technology in a small semi industrial test facility proved the case of this technology. The first economical estimation for the whole process proves an excellent economic efficiency, which is the precondition for placing such new products on the market. By the end of 2005 it should be clear, if an industrial production can be started. In this case a pilot facility is to be built in Freiberg. If the technology can be brought to the market further jobs in different engineering companies in Saxony and Thuringia can be anticipated. The aim is at first an annual production of about 20.000 to 100.000 tons, which is to be enlarged according to the sale of the products.

Fig. 1: Roofing materials and floor tiles from mineral waste material The project has been aided by German Federal Ministry of Education and Research

Contact persons: Prof. Dr. H. Hessenkemper Tel.: +49 3731 393133 e-mail: [email protected] Dipl.-Ing. A. Nadolny Tel.: +49 3731 394066 e-mail: [email protected]

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Jahresbericht 2004 - 84 - www.ikgb.de

Mineralische Zusätze in Zementgebundenen Systemen Ziel der Untersuchungen ist es, den Einfluss von mineralischen Zusatzstoffen wie Silikastaub (SF) und Reisschalenasche (RHA) auf Festigkeit und Dauerhaftigkeit von Zementgebundenen Systemen zu messen. Aufgrund ihrer Teilchengröße und puzzolanischen Eigenschaften spielen diese Materialien eine Doppelrolle als feiner Füllstoff und Bindemittel. Zwei Zementarten - ein CEM I 42,5R und ein CEM III/B 32,5 NW/HS/NA – mit jeweils 10 % Zusatz von SF und RHA wurden untersucht. Neben Teilchengrößenverteilung, spezifischer Oberfläche, Ausbreitmaß, Abbindezeiten, Druck- und Biegezugfestigkeiten wurden noch Mikrostruktur mit MIP, Wärmeflussdiagramme und frühes Schwindverhalten untersucht. Abbildungen 1 und 2 zeigen im Vergleich den günstigen Effekt von RHA in einem Zementstein aus CEM I und CEM III für einige ausgewählte Eigenschaften.

Abb. 1:Biegezug- (links) und Druckfestigkeitsentwicklung (rechts) bei Zusatz von RHA

Abb. 2: Frühes Schwinden (links) und Verkleinerung der Porengröße (rechts) mit RHA

Reisschalenasche zeigt in den Zementsteinen ein zu SF vergleichbares Verhalten. Sie kann deswegen in Hochleistungsbetonen eingesetzt werden besonders in landwirtschaftlichen Volkswirtschaften, wo auch Silikastaub nicht oder nur zu hohen Kosten verfügbar ist. Ansprechpartner: Prof. Dr. Th.A. Bier Tel.: +49 3731 394242 E-mail: [email protected] Prof. S. Ali Rizwan Tel.: +49 3731 392604 E-mail: [email protected]

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Jahresbericht 2004 - 85 - www.ikgb.de

Inclusion of Mineral Admixtures in Cementitious Systems The aim of study was to know about the effect of mineral admixtures like silica fume (SF) and rice husk ash (RHA) on the strength and durability parameters of cementitious systems. Because of their sizes and pozzolanic nature, these materials play the dual role of filler as well as that of a binder. Two types of cements have been predominantly used including CEM I 42.5R and CEM III/B 32.5 NW/HS/NA with SF and RHA separately at 10 % replacement. Particle sizes, surface areas, flows, setting times, compressive and flexural strengths, microstructure by MIP, calorimetry and early shrinkage have been studied. Figures 1 to 2 below illustrate the comparative beneficial effects of RHA in a cementitious matrix with CEM I and CEM III, respectively for selected properties.

Fig.1: Flexural strength (left) and compressive strength improvement (right) by RHA

Fig.2: Shrinkage (left) and pore size reductions (right) by RHA

It is concluded that the behaviour of RHA in cementitious systems is similar to that of SF. Therefore it can be advantageously used in high performance self-compacting cementitious systems especially in agro-based economies where SF may not be easily/economically available. Contact persons: Prof. Dr. Th.A. Bier Tel.: +49 3731 394242 e-mail: [email protected] Prof. S. Ali Rizwan Tel.: +49 3731 392604 e-mail: [email protected]

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Jahresbericht 2004 - 86 - www.ikgb.de

Wasserdampfsorption an Zementstein Im Rahmen einer Belegarbeit von Herrn cand.Ing. S. Dudczig wurden Wasserdampf-sorptionsisothermen an Zementstein nach verschiedenen Hydratationszeiten und bei verschiedener Vortrocknung gemessen. Die Veränderungen des Porensystems mit fortschreitender Hydratation im Bereich der Gelporen kann gut verfolgt werden und zeigt eine Übereinstimmung mit der bei sehr hohen Drucken gemessenen Quecksilberdruckporosimetrie wie der Vergleich von Abbildungen 1 und 2 zeigt.

Abb.1: Porengrössenverteilung aus Hg-Druckporosimetrie - CEMI 32,5R nach 1,7 und 28 Tagen

0,00E+00

5,00E-02

1,00E-01

1,50E-01

2,00E-01

2,50E-01

1 10 100 1000 10000 100000 1000000

Porenradius [nm]

Cum

ulat

ive

intr

uded

[cc/

g]

nach 1 Tag

nach 7Tagen

nach 28Tagen

Abb.2: Einfluss der Hydratationszeit auf die Hysterese bei

Wasserdampfsorption

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 20 40 60 80 100 120

Target RH (%)

Isot

herm

Hys

tere

sis

(%)

1 1d ISO Cycle 1 1 7d ISO Cycle 1 1 28d Iso Cycle 1

© Surface Measurement Systems Ltd UK 1996-2003DVS - The Sorption Solution

Abb.3: ESW Plot für Zementstein nach Isopropanoltrocknung

-3,00

-2,50

-2,00

-1,50

-1,00

-0,50

0,000,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 16,0 18,0

(m-mdry)/mdry [%]

Φ [R

T]

Ads Des

Abb.4: ESW Plot für Zementstein nach Exsiccatortrocknung

-5,00

-4,00

-3,00

-2,00

-1,00

0,000,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0

(m-mdry)/mdry [%]

Φ [R

T]

Ads Des

Abb.5: ESW Plot für Zementstein nach Ofentrocknung

-8,00-7,00-6,00-5,00-4,00-3,00-2,00-1,000,00

0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0

(m-mdry)/mdry [%]

Φ [R

T]

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Der Einfluss der Vortrocknung lässt sich durch die Extended Surface Work ESW – Plots zeigen(Abbildungen 3 bis 5). Bei Adsorption zeigt sich in etwa ein gleiches Verhalten was die Lage des Minimums angeht, was dem maximalen Verlust der Freiheitsgrade entspricht. Die Desorptionsäste zeigen jedoch bei immer schärferer Trocknung größere Hysteresen und Schwierigkeiten den Ausgangszustand zu erreichen, was auf irreversible Veränderungen der Mikrostruktur durch Trocknung schließen lässt. Ansprechpartner: Prof. Dr. Th.A. Bier Tel.: +49 3731 394242 E-mail: [email protected] Dipl.-Ing. J. Sachl Tel.: +49 3731 392176 E-mail: [email protected]

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Jahresbericht 2004 - 87 - www.ikgb.de

Water vapour sorption tests on hardened cement paste Within the scope of a student research project Mr. cand. Ing. S. Dudczig has measured water vapour sorption isotherms of hardened cement paste after different times of hydration and on samples pre-dried by means of different methods. The changes of the pore system during the hydration process such as changes in the area of gel pores can be observed well and it shows a correlation to the mercury intrusion porosimetry measured at high pressures, to be seen comparatively in figures 1 and 2.

Abb.1: Porengrössenverteilung aus Hg-Druckporosimetrie - CEMI 32,5R nach 1,7 und 28 Tagen

0,00E+00

5,00E-02

1,00E-01

1,50E-01

2,00E-01

2,50E-01

1 10 100 1000 10000 100000 1000000

Porenradius [nm]

Cum

ulat

ive

intr

uded

[cc/

g]

nach 1 Tag

nach 7Tagen

nach 28Tagen

Abb.2: Einfluss der Hydratationszeit auf die Hysterese bei

Wasserdampfsorption

0

1

2

3

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5

6

7

8

9

10

0 20 40 60 80 100 120

Target RH (%)

Isot

herm

Hys

tere

sis

(%)

1 1d ISO Cycle 1 1 7d ISO Cycle 1 1 28d Iso Cycle 1

© Surface Measurement Systems Ltd UK 1996-2003DVS - The Sorption Solution

Abb.3: ESW Plot für Zementstein nach Isopropanoltrocknung

-3,00

-2,50

-2,00

-1,50

-1,00

-0,50

0,000,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 16,0 18,0

(m-mdry)/mdry [%]

Φ [R

T]

Ads Des

Abb.4: ESW Plot für Zementstein nach Exsiccatortrocknung

-5,00

-4,00

-3,00

-2,00

-1,00

0,000,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0

(m-mdry)/mdry [%]

Φ [R

T]

Ads Des

Abb.5: ESW Plot für Zementstein nach Ofentrocknung

-8,00-7,00-6,00-5,00-4,00-3,00-2,00-1,000,00

0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0

(m-mdry)/mdry [%]

Φ [R

T]

Ads Des

The influence of the pre-drying process can be shown by means of plots of the Extended Surface Work (ESW, figure 3 to 5). In the adsorption stage a similar behavior was observed regarding the position of the minimum, what corresponds to the maximum loss of degree of freedom. Under more intense drying the desorption curves nevertheless show increased hystereses and difficulties to reach the initial stage, what leads to the conclusion that irreversible microstructural changes due to drying took place. Contact person: Prof. Dr. Th.A. Bier Tel.: +49 3731 394242 e-mail: [email protected] Dipl.-Ing. J. Sachl Tel.: +49 3731 392176 e-mail: [email protected]

Fig. 1: MIP pore size distribution – CEM I 32,5 R after1, 7 and 28 days

Fig. 2: Influence of hydration time on the hysteresis at water vapour sorption Fig. 3: ESW plot of hardened cement paste after isopropanol drying

Fig. 4: ESW plot of hardened cement paste after dessicator drying Fig. 5: ESW plot of hardened cement paste after oven drying

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Jahresbericht 2004 - 88 - www.ikgb.de

Schwindkompensation von selbstnivellierenden Spachtelmassen Vor der Verlegung von Teppich, Fliesen oder Parkett können mit Spachtelmassen (engl. self-leveling underlayments - SLU) glatte und ebene Böden auf unebenen Unterlagen, wie beispielsweise rauhen oder unbehandelten Beton, Zement oder Mörtel hergestellt werden. Eine selbstverlaufende Spachtelmasse ist ein fließfähiger Mörtel, welcher schnell - ohne zu schwinden - erhärtet und kurz nach dem Aufbringen begehbar ist. Spachtelmassen bestehen typischerweise aus den drei hydraulisch aktiven Komponenten Tonerdezement (CAC), Portlandzement (OPC) und Calciumsulfat (CS) mit Zugabe einer Kalkquelle wie OPC bzw. Calciumhydroxid (System 1) oder CS (System 2). In dieser Arbeit wurde die Formstabilität von Spachtelmassen in Abhängigkeit von der Formulierung (vgl. Tab. 1) untersucht. Die Formstabilität (Schwindung/Dehnung) wurde mit einer Schwindrinne bestimmt (vgl. Abb. 1).

Tab. 1: Hauptbestandteile von Fließestrich Abb. 1: Grundfunktionsteile einer Schwindrinne In Abbildung 2 wird der Beginn der Dehnung für die Systeme 1 und 2 verglichen. Es wurde angenommen, dass die Menge an Verzögerer den Beginn der Dehnung beeinflusst. Weiterhin ergab sich, dass Dehnungsbeginn und Dehnungsgeschwindigkeit (Hydratationsrate) von Art und Menge des zugegebenen Fließmittels oder Verzögerers abhängen. Die Ergebnisse zum Einfluss von Art und Menge der zugegebenen Hilfsmittel auf die Formstabilität und Fließfähigkeit sind in Abbildung 3 dargestellt. Da die Effektivität des Verzögerers höher war als die des Beschleunigers, erschien die Schwindung stärker während das Abbinden verzögert wurde. Beim langsamen Abbinden kann mehr Feuchtigkeit verdunsten und eine stärkere Schwindung ist zu vermuten. Daher ist es bedeutsam, dass sich die frühe Schwindung bei Erhöhung der Menge an Verzögerer verringerte. Weiterhin ist signifikant, dass trotz Erhöhung der Beschleunigermenge der Dehnungsbeginn verzögert war. Die Untersuchung der Hydratationsmechanismen für einfache Mischungsentwürfe wird fortgesetzt.

Abb. 2: Schwindungskurven Abb. 3: Schwindungskurven entsprechend der Hilfsmittel

Ansprechpartner: Prof. Dr. Th.A. Bier Tel.: +49 3731 394242 E-mail: [email protected] T. Emoto, MSc. Tel.: +49 3731 392507 E-mail: [email protected]

CAC OPC CS W/PV1a 0.20 PL1 0.02V1c 0.20 PL2 0.02V2a 0.30 0.02V2b 0.30 0.02 RE2V5f 8 16 4 0.20 0.12V6b 12 19 7 0.20 0.20

RE1

24PL3

System 2 PL2 RE1

System 1 20 4 7

Formulations(wt%)

Plasticizer Retarder Bearing block

Guide rolls

Fat

Probe clamp

ProbePlunger

Bearing block

Guide rolls

Fat

Probe clamp

ProbePlunger

Bearing block

Guide rolls

Fat

Probe clamp

ProbePlunger

-500

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Time (hours)

Shrin

kage

/ E

xpan

sion

( µm

/m)

V1a

V1cV2a

V2b

V5f

V6b

-3000

-2500

-2000

-1500

-1000

-500

0

500

1000

1500

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Time (hours)

Shr

inka

ge /

Expa

nsio

n (µ

m/m

)

V5d

V5c

V5eV5f

V5i

V5g

V5h

Admixtures (wt%) V5c V5d V5e V5f V5g V5h V5i

AC1 0.05 - - - - - -AC2 - 0.05 0.10 0.05 0.05 0.10 0.10RE1 - - - 0.12 0.20 0.12 0.20RE3 0.12 0.12 0.12 - - - -

Flow (cm) 39.7 30.1 31.3 38.9 38.8 39.0 39.0AC: abbreviation of accelerator

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Jahresbericht 2004 - 89 - www.ikgb.de

Dimensional Stability of Self-Leveling Underlayments Self-leveling underlayments (SLU) are principally used to produce a smooth and level floor surface on uneven subfloors, rough or unfinished concrete, cement mortar, etc. before the installation of carpeting, ceramic tile, linoleum, vinyl tile, marble or wood. SLU is a self-leveling mortar, it hardens rapidly without shrinkage and it allows walking on soon after placing. The SLUs are usually consisted of three hydraulically active materials which are calcium aluminate cement (CAC), OPC and calcium sulphate (CS) with eventually an addition of a lime source such as OPC or calcium hydroxide (System 1) or with eventually an addition of CS (System 2). In this work the influence of formulations (Table 1) on the dimensional stability was studied. The dimensional stability (shrinkage/expansion) was measured using a shrinkage channel, see Fig. 1.

Table 1: Main formulation of SLU Fig. 1: Shrinkage channel – running part In the Fig. 2, the expansion start time of System 1 and 2 is compared. It was considered that amount of retarder influences delay of expansion start time. Moreover, it turned out that expansion start time and the slope of expansion (rate of hydration) are influenced by the kind and addition of a plasticizer or a retarder. The results investigated about the influence of modifying the kind and amount of admixtures (accelerator and retarder) on the dimensional stability and the flowability is shown in Fig. 3. Since effectiveness of a retarder was stronger than an accelerator, when setting was delayed, it seemed that shrinkage was increased. When the retarder addition was increased, it is significant that initial shrinkage became smaller. Because, when setting becomes slow, more moisture will evaporate out of mortar and it will be considered that shrinkage is increased. Moreover, the point that expansion start time was delayed is also significant in spite of the increase in the accelerator.

Fig. 2: Shrinkage curves Fig. 3: Shrinkage curves according to admixtures Contact persons: Prof. Dr. Th.A. Bier Tel.: +49 3731 394242 e-mail: [email protected] T. Emoto, MSc Tel.: +49 3731 392507 e-mail: [email protected]

CAC OPC CS W/PV1a 0.20 PL1 0.02V1c 0.20 PL2 0.02V2a 0.30 0.02V2b 0.30 0.02 RE2V5f 8 16 4 0.20 0.12V6b 12 19 7 0.20 0.20

RE1

24PL3

System 2 PL2 RE1

System 1 20 4 7

Formulations(wt%)

Plasticizer Retarder

-500

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Time (hours)

Shrin

kage

/ E

xpan

sion

( µm

/m)

V1a

V1cV2a

V2b

V5f

V6b

-3000

-2500

-2000

-1500

-1000

-500

0

500

1000

1500

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Time (hours)

Shr

inka

ge /

Expa

nsio

n (µ

m/m

)

V5d

V5c

V5eV5f

V5i

V5g

V5h

Admixtures (wt%) V5c V5d V5e V5f V5g V5h V5i

AC1 0.05 - - - - - -AC2 - 0.05 0.10 0.05 0.05 0.10 0.10RE1 - - - 0.12 0.20 0.12 0.20RE3 0.12 0.12 0.12 - - - -

Flow (cm) 39.7 30.1 31.3 38.9 38.8 39.0 39.0AC: abbreviation of accelerator

Bearing block

Guide rolls

Fat

Probe clamp

ProbePlunger

Bearing block

Guide rolls

Fat

Probe clamp

ProbePlunger

Bearing block

Guide rolls

Fat

Probe clamp

ProbePlunger

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