Kaolin ist ein nichtmetallisches Mineral, genauer gesagt ein Ton- und Tongestein, das hauptsächlich aus Tonmineralien der Kaolinitgruppe besteht. Aufgrund seines weißen und feinen Aussehens wird es auch als Baiyun-Boden bezeichnet. Benannt ist es nach dem Dorf Gaoling in Jingdezhen, Provinz Jiangxi.
Reines Kaolin ist weiß, fein und weich und besitzt gute physikalische und chemische Eigenschaften wie Plastizität und Feuerbeständigkeit. Seine mineralische Zusammensetzung besteht hauptsächlich aus Kaolinit, Halloysit, Hydromica, Illit, Montmorillonit sowie Quarz und Feldspat. Kaolin findet breite Anwendung in der Papier-, Keramik- und Feuerfestindustrie, gefolgt von Beschichtungen, Gummifüllstoffen, Emailglasuren und Rohstoffen für Weißzement. In geringeren Mengen wird es in Kunststoffen, Farben, Pigmenten, Schleifscheiben, Bleistiften, Kosmetika, Seifen, Pestiziden, Pharmazeutika, Textilien, der Erdöl-, Chemie- und Baustoffindustrie sowie im Verteidigungsbereich und anderen Industriezweigen eingesetzt.
Die in Kaolin natürlich vorkommenden Mineralien lassen sich hauptsächlich in Tonminerale und Nicht-Tonminerale unterteilen. Zu den Tonmineralen zählen vor allem Mineralien der Kaolinitgruppe sowie geringe Mengen an Montmorillonit, Glimmer und Chlorit. Nicht-Tonminerale umfassen hauptsächlich Feldspat, Quarz und Hydrate sowie einige Eisenminerale wie Hämatit, Siderit und Limonit, Titanminerale wie Rutil und organische Substanzen wie Pflanzenfasern. Die Eigenschaften von Kaolin werden maßgeblich durch die enthaltenen Tonminerale bestimmt.
Kaolin hat sich zu einem unverzichtbaren mineralischen Rohstoff für Dutzende von Branchen entwickelt, darunter Papierherstellung, Keramik, Gummi, Chemieingenieurwesen, Beschichtungen, Pharmazie und Landesverteidigung.
Die Keramikindustrie ist der älteste und am weitesten verbreitete Anwendungsbereich für Kaolin. Die übliche Dosierung liegt bei 20 bis 30 % der Rezeptur. In der Keramik dient Kaolin der Zufuhr von Aluminiumoxid (Al₂O₃), welches die Mullitbildung fördert und somit die chemische Stabilität und Sinterfestigkeit verbessert. Beim Sintern zersetzt sich Kaolin zu Mullit, das das Grundgerüst für die Festigkeit des Scherben bildet. Dies beugt Verformungen vor, erweitert den Brenntemperaturbereich und verleiht dem Scherben einen gewissen Weißgrad. Gleichzeitig besitzt Kaolin eine gewisse Plastizität, Haftung, Suspensions- und Bindefähigkeit, wodurch Porzellanmasse und Glasur eine gute Formbarkeit erhalten. Die Keramikmasse eignet sich daher gut für Karosserien und Verfugungen und lässt sich leichter verarbeiten. In Drähten eingesetzt, verbessert Kaolin die Isolation und reduziert dielektrische Verluste.
Bei Keramiken werden nicht nur strenge Anforderungen an die Plastizität, Haftung, Trocknungsschrumpfung, Trocknungsfestigkeit, Sinterschrumpfung, Sintereigenschaften, Feuerbeständigkeit und den Weißgrad nach dem Brennen von Kaolin gestellt, sondern es spielen auch chemische Eigenschaften eine Rolle, insbesondere das Vorhandensein chromogener Elemente wie Eisen, Titan, Kupfer, Chrom und Mangan, welche den Weißgrad nach dem Brennen verringern und Flecken verursachen.
Generell gilt für die Partikelgröße von Kaolin: Je feiner, desto besser, um eine gute Plastizität und Trocknungsfestigkeit des Porzellanschlickers zu erzielen. Für Gießverfahren, die schnelles Gießen, beschleunigtes Verpressen und schnelles Trocknen erfordern, ist jedoch eine größere Partikelgröße der Bestandteile notwendig. Darüber hinaus beeinflusst die Kristallinität des Kaolinits im Kaolin die Verarbeitungseigenschaften der Porzellanrohlinge maßgeblich. Bei hoher Kristallinität sind Plastizität und Bindevermögen gering, die Trocknungsschrumpfung niedrig, die Sintertemperatur hoch und der Verunreinigungsgehalt niedrig. Umgekehrt führt eine höhere Plastizität zu größerer Trocknungsschrumpfung, niedrigerer Sintertemperatur und einem höheren Verunreinigungsgehalt.
Veröffentlichungsdatum: 20. November 2023

