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Mathematisch-statistische Zusammenhänge innerhalb der tonkeramischen Stoffsysteme

Hansgeorg Ratzenberger

ISBN 978-3-8325-1844-8
267 pages, year of publication: 2008
price: 40.50 €
Im ersten Teil der Arbeit steht der Charakter tonkeramischer Stoffsysteme im Vordergrund. In bisher kaum publizierter Form wird auf alle tonkeramischen Bereiche eingegangen mit den Schwerpunkten Bau- und Grobkeramik (Ziegel, Steinzeug, Fliesen), Technische Keramik, Porzellan, Sanitaerkeramik und tonkeramische Feuerfeststeine.

Es wird dargelegt, aus welchen geologischen Formationen tonkeramische Rohstoffe zur Herstellung tonkeramischer Produkte genutzt werden, um welche unterschiedlichen stofflichen (mineralogische, chemische, granulometrische, kolloidale) Erscheinungsformen (Primaereigenschaften) es sich bei den tonkeramischen Stoffsystemen, die Vielstoffsysteme sind, handelt, welche physikalischen Eigenschaften (Sekundaereigenschaften) daraus im ungebrannten Zustand resultieren und welche unterschiedlichen zusammensetzungsbedingten Reaktionen beim Brennprozess ablaufen, in dessen Folge brenntemperaturabhaengige irreversible Stoffumwandlungen stattfinden, die zu den anwendungstechnischen physikalischen Werkstoff- und Produkteigenschaften fuehren (Sekundaereigenschaften).

Auf eine Reihe von Untersuchungsverfahren zur Ermittlung von Primaer- und Sekun-daereigenschaften wird eingegangen. Der Schwerpunkt liegt bei der Mineralanalytik. Auch bisher unveroeffentlichte Verfahren werden vorgestellt, mit denen Vorgaenge waehrend der Trocknung und der thermischen Stoffumwandlung erfassbar sind. Im zweiten Teil der Arbeit wird mittels linearer und polynomialer Korrelationen, insbesondere aber mit multiplen linearen Regressionen nachwiesen, dass zwischen der Vielfalt an Stoffbestandswerten und den keram-technologischen Parametern diverse konkrete mathematisch-statistische Beziehungen bestehen. Nachgewiesen werden Beziehungen zwischen den Parametern des stofflichen und stofflichen, des stofflichen und trocknungstechnischen, des stofflichen und brenntechnischen, des trocknungstechnischen und brenntechnischen sowie des brenntechnischen und brenntechnischen Verhaltens. Dabei wurde ermittelt, welche stofflichen Einflussgroessen die Massgebenden sind und dass es aus dieser Kenntnis heraus moeglich ist, Formeln zur Berechnung der keram-technologischen Parameter abzuleiten. Prioritaet hat dabei immer die mineralogische Zusammensetzung. Des Weiteren ist es gelungen, aus Regressionskonstanten multipler linearer Regressionen eine kompakte Berechnungsdatei zu entwickeln, die der orientierungsweisen Berechnung trocknungs- und brenntechnischer Parameter aus Analysendaten der stofflichen Zusammensetzung dient.

Die durchgefuehrten Berechnungen werden chronologisch vorgestellt. Zunaechst erfolgten sie mit diversen Analysendaten zum Trocknungsverhalten von 43 Rohstoffproben, dann mit Analysendaten von Lagerstaettenerkundungen. Der Schwerpunkt liegt bei Berechnungen mit einer Datei, die Daten zu 297 unterschiedlichen Rohstoff- und Betriebsmasseproben umfasst (fast 40 Tausend Analysendaten). Ergaenzend wurde mit Daten eines Forschungsprojektes gerechnet. Zur Anwendung kamen die Statistikprogramme MEDIAST und SYSTAT, aber auch EXCEL und ORIGIN. Insgesamt gelang der Nachweis einer unerwartet hohen Vielzahl mathematisch-statistischer Abhaengigkeiten mit unerwartet hohen Intensitaeten. Bestimmtheitsmasse von 0,99 waren keine Seltenheit. Da fast alle Parameter zueinander in einem mathematisch-statistischen Bezug stehen - es ist ein Charakteristikum von Vielstoffsystemen - besteht eine Gesamtverflechtung, die ein in sich geschlossenes mathematisches System bildet, das aber in seiner Gesamtheit noch nicht erfasst ist. Abschliessend werden Moeglichkeiten und Grenzen der Anwendbarkeit von Berechnungsformeln, deren Fehlerursachen, aber auch Varianten zur Weiterentwicklung diskutiert.

Keywords:
  • Keramik
  • Tonrohstoffe
  • Stoffliche Eigenschaften
  • Keram-technologische Eigenschaften
  • Mathematisch-statistische Beziehungen

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