ASTM C484-20 Standardprüfverfahren für die Temperaturwechselbeständigkeit glasierter Keramikfliesen

Der von der American Society for Testing and Materials (ASTM) veröffentlichte Standard „ASTM C484-20 Standardtestmethode für die Temperaturschockbeständigkeit von glasierten Keramikfliesen“ beschreibt eine Testmethode zur Bestimmung der Temperaturschockbeständigkeit von glasierten Keramikfliesen unter normalen Nutzungsbedingungen.

Für die Zwecke dieser Norm gelten die in der Norm „ASTM C242-18 Standardterminologie für keramische weiße Ware und verwandte Produkte“ angegebenen Begriffe und Definitionen.

Bei dieser Prüfmethode wird die Temperaturwechselbeständigkeit von Keramikfliesen ermittelt, indem eine Probe zehn Zyklen bei Temperaturen zwischen 15 Grad plus/minus 5 Grad und 145 Grad plus/minus 5 Grad ausgesetzt wird. Dieses Prüfverfahren umfasst zwei Verfahren, mit und ohne Eintauchen, für Fliesen mit einer Wasseraufnahme von 10 Prozent oder weniger bzw. für Fliesen mit einer Wasseraufnahme von mehr als 10 Prozent. Nach zehn abgeschlossenen Zyklen werden die Fliesen auf etwaige Schäden untersucht, die durch den Zyklus entstanden sind.

Dieses Prüfverfahren ist für die Prüfung glasierter Keramikfliesen vorgesehen, die in Bereichen verwendet werden, die schnellen oder starken Temperaturschwankungen ausgesetzt sein können.

Das bei diesen Tests verwendete Wasserbad ist ein Bad, durch das für den Immersionstest 15 Grad plus/minus 5 Grad warmes Wasser mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 4 l/min fließt. Das Bad sollte mindestens 19 l Wasser fassen und so bemessen sein, dass die Testprobe vollständig eingetaucht ist, wenn sie vertikal in das Bad gestellt wird.

Ein geschlossenes Wasserbad ist ein Bad, das durch Abdecken des oben beschriebenen Wasserbads mit einem Aluminiumblech und einer Schicht aus Aluminiumkörnern zum Testen ohne Eintauchen gebildet wird. Das Aluminiumblech sollte 5,18 mm dick und groß genug sein, damit die Prüfprobe mit der glasierten Seite nach unten darauf platziert werden kann. Das Aluminiumblech sollte die Öffnung der Badewanne abdecken, wo der Wasserfluss hingeleitet wird, um mit der Unterseite des Aluminiumblechs in Kontakt zu kommen. Die gesamte Oberseite des Aluminiumblechs sollte mit einer 3 mm dicken Schicht Aluminiumkörnern bedeckt sein. Der Durchmesser der Aluminiumkörner sollte im Bereich von 0,3 bis 0,6 mm liegen.

Zusätzlich wird bei diesen Tests ein Ofen verwendet, der eine konstante Temperatur von 145 Grad plus/minus 5 Grad aufrechterhalten kann.

Die Prüfmuster müssen aus mindestens fünf Fliesen oder Formteilen bestehen, die nach dem Zufallsprinzip aus der zu prüfenden Partie ausgewählt werden. Prüfkörper mit einer Größe von bis zu 30 cm × 30 cm sollten für die Prüfung ungeschnitten bleiben. Proben mit einer Seitenlänge von mehr als 30 cm können auf mindestens 30 cm skaliert werden.

Vor der Prüfung auf Temperaturwechselbeständigkeit werden die Fliesen auf sichtbare Mängel untersucht. Zur Erkennung von Defekten kann ein geeigneter Farbstoff, beispielsweise wasserfeste schwarze Tusche oder eine einprozentige wässrige Methylenblaulösung, verwendet werden. Auf die Oberfläche der Fliesen wird eine Tinten- oder Farbstofflösung aufgetragen und nach 1 Minute mit einem feuchten Tuch abgewischt. Alle Fliesen müssen vor der Prüfung frei von Mängeln sein.

Bei der Immersionsprüfmethode werden die Fliesen bei Fliesen mit einer Wasseraufnahme von 10 Prozent oder weniger 5 Minuten lang bei niedrigen Temperaturen vertikal in ein Wasserbad getaucht, ohne dass sie sich gegenseitig berühren.

Bei der Prüfmethode ohne Eintauchen für Fliesen mit einer Wasseraufnahme von mehr als 10 Prozent werden die Fliesen mit der glasierten Seite nach unten 5 Minuten lang in ein geschlossenes Wasserbad bei niedrigen Temperaturen gelegt, ohne dass sie sich gegenseitig berühren.

Bei der Testmethode mit und ohne Eintauchen werden die Fliesen nach 5 Minuten bei niedrigen Temperaturen sofort in den Ofen gegeben, der auf 145 Grad plus/minus 5 Grad temperiert ist.

Keramik verfügt im Vergleich zu Metallen und Kunststoffen über hervorragende thermische Eigenschaften. Die Wärmeausdehnung ist bei allen Keramikarten gering. Andere Eigenschaften wie Wärmeleitfähigkeit, Temperaturschockbeständigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen extreme Temperaturen variieren von Keramikgruppe zu Keramikgruppe.

Unter Thermoschockbeständigkeit versteht man die Fähigkeit eines Materials, extremen und schnellen Temperaturschwankungen standzuhalten. Diese Temperaturschwankungen führen zu thermischen Spannungen in der Keramik und somit zur Ausbreitung von Mikrorissen, die das Material dauerhaft schädigen. Die meisten isotropen Keramiken weisen eine ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber extremen Temperaturen bei niedrigen Ausdehnungskoeffizienten auf, was ihnen eine sehr hohe Temperaturwechselbeständigkeit verleiht (z. B. ZTA-Verbundwerkstoffe, ein Verbundkeramikmaterial mit Zirkoniumkörnern in einer Aluminiumoxidmatrix). Eine Keramik, die beständig gegen Temperaturwechsel, hohe Temperaturen und Thermoschocks ist, wird in die Gruppe der Feuerfestkeramik eingeordnet.

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