Porzellan kleben

Porzellan hat eine lange Tradition – nicht nur im Haushalt. Das weiße Gold, wie es lange Zeit genannt wurde, wird inzwischen längst auch im Technik- und Industriebereich häufig genutzt: etwa für Laborgefäße oder Isolatoren. Insbesondere bei letzteren zählen Klebetechniken zu den effektiven und oft sogar zu den einzig möglichen Verbindungstechniken.

Bei Porzellan handelt es sich um ein feinkeramisches Erzeugnis, das durch Brennen erzeugt wird. Das Ergebnis sind dünne halbtransparente bzw. weiße porenfreie Scherben. Basis ist eine Mischung aus Quarz, Feldspat sowie Kaolin (Porzellanerde bzw. -ton). Dieses flüssige Gemisch gelangt in Hohlformen, wo es während des keramischen Brennens in Mullit und eine Glasphase umgewandelt wird. Das hervorstechende Kriterium von Porzellan im Vergleich zu anderen Keramikprodukten ist nicht alleine die hohe Temperatur während des Brennens (bis zu knapp 1500°C), sondern das Sinterverhalten: Die Feldspatkomponente des Porzellans schmilzt während des Brennens, allerdings kristallisiert sie beim Abkühlvorgang wegen ihrer Zähigkeit nicht mehr aus. Porzellan beinhaltet also eine unterkühlte Schmelze, ähnlich wie bei Glas. Keramiken wie Steingut oder Steinzeug hingegen bilden ausschließlich kristalline Sintergefüge aus.

Das Verfahren der Porzellanerzeugung wurde im Jahr 620 im Kaiserreich China erfunden. Erst im Jahre 1708 gelang es dem Dresdener Johann Friedrich Böttger in Europa Hartporzellan herzustellen. Der Name „Porzellan“ geht auf den italienischen Namen (porcellana) einer Meeresschnecke mit porzellanartiger, weiß glänzender Schale zurück. Ursprünglich galt das Material als sehr kostbar und wurde deswegen lange Zeit auch „Weißes Gold“ genannt.

Porzellan existiert in zwei Härtegraden, Hartporzellan und Weichporzellan, die jeweils auf unterschiedliche Brenntemperaturen zurückzuführen sind:

• Hartporzellan, das weitestgehend unempfindlich gegen Temperaturschwankungen ist, entsteht bei höheren Brenntemperaturen. Der Kaolinanteil liegt bei 50 %, hinzu kommen Quarz und Feldspat mit jeweils 25 %.
• Weichporzellan hingegen besteht aus 25 % Kaolin, 45 % Quarz und 30 % Feldspat und bedarf niedrigerer Brenntemperaturen.

Die Unterscheidung ist auch in Bezug auf den passenden Klebstoff von Bedeutung.

Porzellan findet sich nicht nur für die bekannten Gebrauchsgegenstände im Haushalt (Tischgeschirr, Ziergegenstände) wieder, sondern wird heute auch in großem Umfang für technische Erzeugnisse und in der Industrie eingesetzt: Da es in hohem Maße säure- sowie laugenbeständig ist (ausgenommen Flusssäure) und bis 1000 °C absolut temperaturfest ist, wird es u.a. häufig als so genanntes Laborporzellan verwendet. Dort zählen Messbecher und Mörser aus Hartporzellan zu den klassischen Arbeitsmitteln des Chemikers. Tauchformen für Latex-/ Kunststoffhandschuhe sind ebenfalls aus Porzellan. Außerdem findet es sich in der Chirurgie, als Dentalporzellan oder als Fadenführer aus glasiertem, porenfreiem Hartporzellan für Textilmaschinen wieder. Diese Bauteile führen problemlos Textilfasern aus Aramid-, Kevlar- und Carbon-Fasern.

Technisches Porzellan ist außerdem als hervorragendes Isoliermaterial in Elektroanwendungen gefragt (Hoch- und Niederspannung), denn es ist sogar unter Feuchtigkeitseinfluss durchschlagsfest, kriechstromfest und zudem nicht brennbar. Verbreitet sind Porzellan-Fassungen für Lampen, Sicherungspatronen und Anwendungen als Isolatoren. So werden beispielsweise 4 bis 5 m hohe Isolatoren für 550 kV (Großporzellan) aus vorgefertigten Einzelteilen zusammengeklebt.

Je nach Einsatzzweck sind verschiedene Klebstoffe geeignet um Porzellan mit sich selbst und anderen Materialien zu kleben:

• Glasklare, spaltfüllende und spülbeständige Porzellan-Verklebungen gelingen mit Acrylat-Zweikomponenten-Klebstoffmit hoher Festigkeit.
• Besonders geeignet, um Porzellan mit anderen Materialien wie Metallen, aber auch einzelnen Kunststoffen zu kleben, sind Zweikomponenten-Epoxidharz-Klebstoffe. Dies sind Reaktions-Klebstoffe, die vor dem Auftragen gemischt werden und chemisch mit sehr hoher Festigkeit aushärten. Die Abbindezeit lässt sich dabei durch Wärme stark verkürzen.
• Sekundenklebstoffe / Cyanacrylatklebstoffe sind lösemittelfreie, kalthärtende und schnell polymerisierende farblose Einkomponenten-Konstruktionsklebstoffe mit guter Ergiebigkeit. Sie härten mittels Luftfeuchtigkeit aus. Leichter Kontaktdruck führt zu einem dünnen Film, der in wenigen Augenblicken härtet. Deswegen sind diese Klebstoffarten auch eher für kleine sowie plane Porzellan-Klebeflächen geeignet. Zu diesen Klebstoffen zählen beispielsweise die Sekundenklebstoffe aus der 3M Scotch-Weld-Reihe. Diese erzielen gute Temperatur-, Alterungs- und Chemikalienbeständigkeiten auf Porzellan, Glas und Keramik. Sekundenklebstoffe sind auch als Gel auf dem Markt, wie etwa das Scotch-Weld SI Gel, ein schnell aushärtender, hochviskoser Cyanacrylat-Klebstoff auf Ethylcyanacrylatbasis. Er wurde eigens für hochfeste Universalklebungen mit den meisten Metallen, von Kunststoffen, Elastomeren, Holz und anderen gängigen Werkstoffen entwickelt und eignet sich auch für den Einsatz bei schwer zu klebenden Werkstoffkombinationen, sowie porösem Material wie Porzellan oder Keramik. Das Plus: Das Kleb-Gel eignet sich wegen seiner thixotropen Eigenschaften auch für Überkopfanwendungen und vertikale Flächen.

Für schnelle Porzellan-Reparaturen z.B. in Haushalt und Keller, in der Werkstatt sowie in Freizeit und Modellbau gibt es praktische Lösungen, wie beispielsweise den 3M Sekundenkleber Stift, der einen mittelviskosen Cyanacrylat-Klebstoff für das hochfeste Kleben von Porzellan mit Metallen Kunststoffen wie ABS, PA, PC und PVC, von Gummi, Holz, Keramik enthält.

Z = Zweikomponenten Epoxidharz-Klebstoff

C = Cyanacrylat/ Sekundenkleber

A = Acrylat Zwei-Komponentenklebstoff

M = Montageklebstoff (z.B. Silikon- und Acryldichtmasse)

P = Plastikklebstoff

Es gibt kaum ein Geschirr, das für Beschädigungen so anfällig ist wie Porzellan. Mit der richtigen Technik gestaltet sich eine Reparatur jedoch recht einfach:

• Wenn das Porzellanteil kürzlich erst zerbrochen ist, ist davon auszugehen, dass sich auf den Klebeflächen noch keinerlei Fettfilme von Fingerabdrücken befinden.
• Ansonsten sollten die Klebeflächen, damit der Porzellanklebstoff richtig hält, zunächst mit ein wenig Lösungsmittel (Alkohol oder Aceton) gereinigt bzw. entfettet werden. Dazu mit einem Lösemittel getränkten Wattestäbchen oder Papiertuch über die Bruchstellen fahren.
• Bei verzwickten, mehrteiligen Brüchen ist es entscheidend, die einzelnen Komponenten ohne Spalt perfekt zusammenzusetzen und zu kleben.
• Pinselflüssigen Sekundenkleber dünn einseitig auftragen.
• Per Muskelkraft Pressdruck aufbringen.
• Sollte Sekundenkleber zwischen den Klebflächen herausgequollen sein, schnell mit einem in Terpentin, Waschbenzin, Alkohol oder Aceton getränkten Wattestäbchen oder Küchentuch abwischen.
• Porzellanklebungen brauchen bis zur Endfestigkeit einen ganzen Tag Zeit um richtig auszutrocknen. Dann sind solche Klebungen in der Regel dauerhaft und sogar wasserfest, jedoch nicht spülmaschinentauglich – längerfristig reißen Bruchstellen aber aufgrund der hohen Temperaturen wieder auf.