Was ist Tonerde?

Tonerde ist eine weiße, körnige Substanz, die aus dem Erz Bauxit gewonnen und bei hohen Temperaturen raffiniert wird, um Aluminiumoxid und keramische Produkte mit außergewöhnlichen Eigenschaften wie geringer elektrischer Leitfähigkeit, chemischer Korrosionsbeständigkeit, Festigkeit und Härte herzustellen.

Zirkoniumdioxid-verstärktes Aluminiumoxid (ZTA) ist eine sich entwickelnde Erscheinungsform von Aluminiumoxid-Matrix-Verbundwerkstoffen und fällt in den Anwendungsbereich dieses Artikels.

Aluminiumoxid (Al2O3) ist ein weißes, kristallines Mineral, das als Hauptrohstoff für die Herstellung von Aluminiummetall durch Elektrolyse verwendet wird. Darüber hinaus wird Al2O3 aufgrund seiner Härte und Festigkeit in einer Reihe von industriellen und chemischen Anwendungen eingesetzt; dies macht es zu einer äußerst haltbaren keramischen Substanz, die sowohl physikalischen als auch chemischen Angriffen standhält.

Tonerde wird durch Kalzinieren von Bauxiterz bei hohen Temperaturen hergestellt, um Wasser zu entfernen, wobei Aluminiumoxid als Nebenprodukt entsteht. Tonerde ist gemeinhin unter dem Handelsnamen Leucosaphir bekannt; dieser ist jedoch nicht mit Saphir zu verwechseln, der ein völlig natürliches Edelsteinmaterial ist, das aus einzelnen Korundkristallen besteht, während Tonerde in der Regel als Rohstoff für industrielle Metallurgie- und Keramikanwendungen dient.

Tonerde ist ein unverzichtbarer Bestandteil vieler kosmetischer Produkte, insbesondere von Gesichtsreinigern und Peeling-Gels. Die absorbierenden Eigenschaften der Tonerde können Verunreinigungen und überschüssiges Öl, die sich auf der Hautoberfläche ansammeln, wirksam auffangen, was sie perfekt für die Hautpflege und die Schönheitspflege macht. Außerdem kann sie als Schleifmittel für die Reinigung von Bürsten und Geräten dienen und in einigen Cremes und Kosmetikprodukten als Weichmacher fungieren.

Aluminiumoxid ist eine Schlüsselkomponente in zahnmedizinischen und orthopädischen Anwendungen, wie künstlichen Knochen, Zahnkronen und chirurgischen Instrumenten. Aluminiumoxid ist auch Bestandteil von technischer Keramik, die mechanische und thermische Eigenschaften für eine bessere Leistung kombiniert, z. B. in künstlichen Gelenken. Tonerde ist eine der am häufigsten verwendeten keramischen Substanzen, die es heute in verschiedenen Qualitäten für unterschiedliche Anwendungen gibt.

Zementiertes Aluminiumoxid (ZTA), eine der kommerziell wichtigsten modernen Formen von Aluminiumoxid für zahnmedizinische und orthopädische Anwendungen, hat im Laufe der Zeit immer mehr an Bedeutung gewonnen. ZTA besteht aus monoklinen Zirkoniumdioxid-Mikropartikeln von bis zu 20%, die in eine Aluminiumoxid-Matrix eingebettet sind, und bietet fortschrittliche Eigenschaften, die für medizinische und andere anspruchsvolle Anwendungen geeignet sind. Nils Clausen leistete in den 1970er Jahren Pionierarbeit auf dem Gebiet der zähharten Aluminium-Zirkonoxid-Verbundwerkstoffe; zunächst wurden monokline Versionen entwickelt, später dann tetragonale, die heute in der Zahnmedizin und Orthopädie eingesetzt werden.

Wozu wird Tonerde verwendet?

Die beeindruckende Festigkeit, Härte und Wärmebeständigkeit von Aluminiumoxid machen es zu einem unschätzbaren industriellen Werkstoff. Aluminiumoxid findet sich in Anwendungen, die von Schleifscheiben und Streumitteln bis hin zu keramischen Ofenauskleidungen reichen. Darüber hinaus machen seine chemischen Eigenschaften Aluminiumoxid zu einem integralen Bestandteil in Prozessen wie der Glasherstellung, da es sogar zur Herstellung unzerbrechlicher Fenster beiträgt!

Da es eine hohe thermische Beständigkeit aufweist, wird Aluminiumoxid häufig als elektrische Isolierschicht in elektronischen Leiterplatten verwendet. Dieses Material ermöglicht eine effiziente Wärmeableitung, die die Lebensdauer der Komponenten verlängert und gleichzeitig einen sicheren Betrieb gewährleistet. Darüber hinaus ermöglichen seine elektrischen Isolationseigenschaften eine wirksame Isolierung zwischen verschiedenen Schaltungselementen, um Kurzschlüsse oder andere potenzielle Risiken zu vermeiden.

Obwohl Aluminiumoxid im Allgemeinen umweltfreundlich ist, erfordert es eine spezielle Verarbeitung, um hochwertige Substrate für die Elektronikfertigung herzustellen. Dieser Prozess beginnt in der Regel mit der Auswahl von hochreinen Rohstoffen wie Aluminiumhydroxid oder -oxidpulver für die Herstellung. Das Pulver wird dann mit verschiedenen Techniken wie Agglomeration und thermischer Hochtemperaturverarbeitung verarbeitet, um die gewünschten chemischen und physikalischen Eigenschaften zu erzielen. Nach der Verarbeitung der Rohstoffe werden diese durch Verfahren wie Bandgießen und Strangpressen zu Rohplatten zusammengesetzt, bevor sie in die gewünschten Formen und Größen zugeschnitten werden. Anschließend werden diese Rohplatten bei hohen Temperaturen gebrannt, um sie zu sintern und zu verdichten, was zu Substraten mit hervorragenden mechanischen und elektrischen Eigenschaften führt.

Kosmetikhersteller machen sich die chemischen Eigenschaften von Aluminiumoxid zunutze und machen es zu einem Hauptbestandteil von Gesichtsreinigern und -masken. Das weiße Aussehen und die hohe Viskosität von Aluminiumoxid machen es für Kosmetikhersteller attraktiv, während seine Fähigkeit, Verunreinigungen und überschüssiges Öl zu absorbieren, es für Peelingprodukte nützlich macht.

Auch in der Medizintechnik wird Aluminiumoxid in hohem Maße für orthopädische und zahnmedizinische Implantate verwendet, wobei zirkoniumdioxidverstärktes Aluminiumoxid (ZTA) in diesem Bereich die moderne Form darstellt. Obwohl es technisch gesehen kein Aluminiumoxid-Matrix-Verbundwerkstoff ist (da es keine Zirkoniumdioxidpartikel in fester Lösung enthält), funktioniert ZTA ähnlich - bis zu 20% Zirkoniumdioxid-Mikropartikel, die in eine Aluminiumoxid-Matrix eingebettet sind, finden sich in diesem für Implantate verwendeten ZTA.

Wie wird Tonerde in Kosmetika verwendet?

Aluminiumoxid ist ein weißes, kristallines Mineral, das in kosmetischen Produkten als Schleifmittel und Verdickungsmittel verwendet wird. Darüber hinaus wirkt Aluminiumoxid als Absorptionsmittel, das überschüssiges Öl und Schweiß aufsaugt. Das macht es unverzichtbar für Make-up, das in heißen oder feuchten Umgebungen hält.

Tonerde (auch bekannt als Aluminiumoxid oder Al2O3) wird in Produkten, die direkt auf die Haut aufgetragen werden, häufig mit Aluminiumhydroxid (Al(OH)), einem wichtigen Puffer und Korrosionsschutzmittel, kombiniert. Die Verdickungseigenschaften von Aluminiumoxid machen es zu einem ausgezeichneten Pigmentbindemittel, das eine Vielzahl von Farbtönen in Make-up-Produkten ermöglicht.

Tonerde kann auch als Lichtreflektor wirken und Make-up-Produkten zu einem strahlenderen und glatteren Aussehen verhelfen. Darüber hinaus können Antitranspirant-Produkte Aluminiumoxid enthalten, um Schweißbildung zu verhindern und den ganzen Tag über ein trockenes und frisches Gefühl zu vermitteln.

Kosmetische Inhaltsstoffe können auch als Teil einer Beschichtungsmischung für mineralische UV-Filter in Nanogröße nützlich sein und dazu beitragen, dass sich die feinen Partikel während der Anwendung nicht in der Luft verteilen, was die Ästhetik und die Konsistenz der Anwendung verbessert.

Was die Sicherheit der Haut betrifft, so ist die Verwendung dieses Inhaltsstoffs in Kosmetika unbedenklich; nach Einschätzung des CIR-Sachverständigengremiums sind sowohl Aluminiumoxid als auch Aluminiumhydroxid in ihrer derzeitigen Form der Verwendung in kosmetischen Produkten sicher.

Der Ausschuss für die Prüfung kosmetischer Inhaltsstoffe (Committee on Cosmetic Ingredient Review, CIR) ist eine unabhängige, gemeinnützige Organisation, die von der Körperpflegeindustrie unterstützt wird und die Sicherheit kosmetischer Inhaltsstoffe bewertet. Ihr Expertengremium setzt sich aus Wissenschaftlern mit unterschiedlichem Hintergrund und Fachwissen zusammen, die die wissenschaftliche Literatur prüfen, bevor sie auf der Grundlage der verfügbaren Beweise ihre eigenen Schlussfolgerungen ziehen.

Die Website des CIR enthält eine umfassende Bewertung jedes Produkts und jedes Inhaltsstoffs, die in die Skin Deep-Datenbank eingeflossen ist und anhand derer die Verbraucher feststellen können, ob ein Produkt oder ein Inhaltsstoff sicher ist. Jedes Produkt und jeder Inhaltsstoff wird anhand von zwei Kriterien - Gefahrenrisiko und Datenverfügbarkeit - bewertet, wobei niedrigere Punktzahlen für sicherere Produkte stehen, während höhere Punktzahlen mögliche Bedenken aufzeigen.

Wozu wird Tonerde in der Industrie verwendet?

Aluminiumoxid ist aufgrund seiner überragenden Festigkeit und Haltbarkeit ein äußerst nützliches technisches keramisches Material für industrielle Anwendungen. Aluminiumoxid findet sich in feuerfesten Hochtemperaturwerkstoffen, die korrosions- und erosionsbeständig sind, sowie in industriellen Schleifmitteln wie Schleifscheiben und Schneidwerkzeugen. Tonerde ist auch ein hervorragender elektrischer und thermischer Leiter und wird in verschiedenen Formen und Größen für unterschiedliche Verwendungszwecke angeboten.

Tonerde wird nicht nur in der Feuerfest- und Schleifmittelindustrie verwendet, sondern auch in zahlreichen anderen Industriezweigen, vor allem in Beschichtungen für Maschinen und Werkzeuge sowie in Isoliermaterialien.

Tonerde wird in der Regel durch das Bayer-Verfahren aus Bauxiterz gewonnen, wobei Natronlauge verwendet wird, um die vorhandenen aluminiumhaltigen Mineralien aufzulösen. Nachdem diese Lösung gefiltert und in Abscheidertanks gepumpt wurde, wo sie mit Kristallen versetzt wird, um festes Aluminiumhydroxid (Al(OH)3) zu erzeugen, wird sie in Öfen erhitzt, wobei nur reines Aluminiumoxid zurückbleibt.

Ein Teil der Tonerde wird durch die Raffination von Korundmineralien gewonnen, der größte Teil wird jedoch nach dem Bayer-Verfahren gewonnen und gereinigt. Bauxit ist derzeit die Hauptquelle für die industrielle Nutzung, aber auch Flugasche aus Kohle oder Tonerde könnten in Zukunft als Quellen für die industrielle Tonerdeproduktion in Frage kommen.

Hydratisierte, kalzinierte und tafelförmige Tonerde sind drei verschiedene Arten. Hydratisierte Tonerde ist von weißer Farbe und ähnelt Kochsalz oder Kristallzucker. Sie wird nach dem Bayer-Verfahren durch Auflösen von Bauxit in Natronlauge und anschließendes Filtern hergestellt. Anschließend wird sie in Abscheidertanks geleitet, wo sich Kristalle bilden, bevor sie aus der Lösung extrahiert und abgekühlt wird, bevor sie für die Verwendung in verschiedene Größen gemahlen wird.

Aluminiumoxid kann in grünem, biskuitiertem oder vollständig verdichtetem Zustand bearbeitet werden. Bei der Bearbeitung im grünen oder Biskuit-Zustand lässt sich Aluminiumoxid leicht so formen, dass es für bestimmte Anwendungen oder Teile geeignet ist. Wenn es jedoch vollständig gesintert ist, erhöht sich seine Schrumpfung 20%, so dass sehr viel präzisere diamantbeschichtete Werkzeuge oder Scheiben erforderlich sind, um enge Toleranzen zu erreichen.