DD241896A1 - CERAMIC MASS AND A CERAMIC MATERIAL MADE FROM HERB - Google Patents

CERAMIC MASS AND A CERAMIC MATERIAL MADE FROM HERB Download PDF

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DD241896A1
DD241896A1 DD28188185A DD28188185A DD241896A1 DD 241896 A1 DD241896 A1 DD 241896A1 DD 28188185 A DD28188185 A DD 28188185A DD 28188185 A DD28188185 A DD 28188185A DD 241896 A1 DD241896 A1 DD 241896A1
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ceramic
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DD28188185A
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Udo Muecke
Gottfried Fischer
Wolfgang Schiller
Joachim Wiegmann
Ullrich Fritz
Wolfgang Guether
Walter Liebschwager
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Akad Wissenschaften Ddr
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Abstract

Erfindungsbetreff ist eine keramische Masse auf der Basis von Glas und Quarz und ein aus ihr hergestellter dichter keramischer Werkstoff mit einer Biegefestigkeit ueber 120 MPa. Erfindungsziel ist die Bereitstellung einer keramischen Masse aus kostenguenstigen Ausgangsstoffen, aus denen unterhalb 1 300 K und unter Vermeidung der Nachteile des Standes der Technik ein Werkstoff mit einer Biegefestigkeit von ueber 120 MPa herstellbar ist. Erfindungsaufgabe ist das Auffinden einer keramischen Masse auf der Basis von relativ niedrig schmelzendem Glas, leicht verfuegbarem Quarz und temporaeren Hilfsstoffen, aus der ohne Fluoridzusatz und ohne Kristallisation der Glasphase, durch Sintern unterhalb 1 300 K ein dichter Werkstoff herstellbar ist, der eine Biegefestigkeit von ueber 120 MPa aufweist. Erfindungsgemaess besteht die keramische Masse nach dem Ausbrennen der Hilfsstoffe aus 40 bis 60 Ma.-% eines Quarzpulvers einer bestimmten Korngroesse und aus dem jeweils bis 100% zu ergaenzenden Masseanteil eines kristallisationsstabilen Silicatglaspulvers mit einer bestimmten Halbwertskorngroesse und bestimmten physikalischen Eigenschaften.The subject of the invention is a ceramic mass based on glass and quartz and a dense ceramic material made of it with a bending strength of more than 120 MPa. The invention aims to provide a ceramic mass of inexpensive starting materials, from which below 1 300 K and avoiding the disadvantages of the prior art, a material with a bending strength of more than 120 MPa can be produced. The object of the invention is to find a ceramic mass based on relatively low melting glass, readily available quartz and temporary auxiliaries, from which a dense material can be produced by sintering below 1 300 K without addition of fluoride and without crystallization of the glass phase, which has a flexural strength of over 120 MPa. According to the invention, after the auxiliary substances have burned out, the ceramic composition consists of 40 to 60% by weight of a quartz powder of a certain grain size and of up to 100% by weight of a crystallization-stable silicate glass powder having a certain half-value grain size and specific physical properties.

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine keramische Masse auf der Basis von Glas und Quarz sowie einen aus ihr durch Sintern bei einer Temperatur unterhalb 1300 K zu fertigenden Werkstoff mit einer Biegefestigkeit über 120 MPa.The invention relates to a ceramic composition based on glass and quartz and to a material to be produced from it by sintering at a temperature below 1300 K with a flexural strength of more than 120 MPa.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Die herkömmlichen keramischen Massen bestehen aus Tonmineralen, Flußmitteln, insbesondere Feldspäten, und Füllstoffen, bei denen es sich vorzugsweise um Quarz handelt. Die daraus hergestellten Werkstoffe weisen nur dann hohe Biegefestigkeiten auf, wenn sie im Brennprozeß ein dichtes Gefüge erreichen. In Abhängigkeit vom substantiellen und granulometrischen Versatzaufbau liegen die Dichtbrandtemperaturen im Bereich oberhalb 1500K. Es wurde bereits vorgeschlagen, zur Senkung der Dichtbrandtemperatur den Feldspat durch vorgefertigte Fritten zu ersetzen. Eine Unterschreitung von 1 300 K bei gleichzeitiger Formstabilität der zu brennenden Körper wird dadurch jedoch nicht erreicht.The conventional ceramic compositions consist of clay minerals, fluxes, in particular feldspars, and fillers, which are preferably quartz. The materials produced therefrom have high flexural strengths only if they achieve a dense structure in the firing process. Depending on the substantial and granulometric offset buildup, the sealing firing temperatures are in the range above 1500K. It has already been proposed to replace the Feldspar by prefabricated frits to reduce the sealing temperature. An underrun of 1 300 K with simultaneous dimensional stability of the body to be burned is not achieved thereby.

Eine Verringerung der Dichtbrandtemperatur unter T/300K ist durch keramische Massen gelungen, die aus einer kristallinen Komponenten und aus einer vorgefertigten Glasfrit/e bestehen. In den DD-PS 120.008, DD-PS 116.815 und DD-PS 119.200 sind solche auf der Basis von Erdalkaliumosilicatglas und Korund bzw. Zirkon hergestellte Massen beschrieben.aus denen beim Brennen dichte Sinterkörper mit einer Biegefestigkeit von mehr als 120MPa erhält. Zur Überschreitung der genannten .? =A reduction of the sealing firing temperature below T / 300K has been achieved by using ceramic masses consisting of a crystalline component and a prefabricated glass frit. In the DD-PS 120.008, DD-PS 116.815 and DD-PS 119.200 such on the basis of Erdalkaliumosilicatglas and corundum or zirconium produced Massen.ausden from which receives dense sintered body with a bending strength of more than 120MPa during firing. To exceed the mentioned.? =

Festigkeitsgrenze sind jedoch vergleichsweise teure kristalline Komponenten sowie hochschmelzende Gläser erforderlich. Es wurden auch Massen auf der Basis von Glas und dem relativ billigen und leichtverfügbaren Rohstoff Quarz vorgeschlagen, deren Dichtbrandtemperatur ebenfalls unter 1300K liegt. Die bisher vorliegenden Lösungen sind jedoch mit verschiedenen Mängeln behaftet: Mit der in der DD-PS 115.104 beschriebenen Masse sind nur Sinterkörper herstellbar, deren Biegefestigkeit maximal 100MPa und bei Verwendung von Quarzrohstoffen mit erhöhtem Tonmineralgehalt (Schluff) maximal 120MPa erreicht.Strength limit, however, comparatively expensive crystalline components and refractory glasses are required. It has also been proposed masses based on glass and the relatively cheap and readily available raw material quartz, whose sealing firing temperature is also below 1300K. However, the solutions present hitherto have various shortcomings: With the mass described in DD-PS 115.104, only sintered bodies can be produced whose flexural strength reaches a maximum of 100 MPa and, when using quartz raw materials with increased clay mineral content (silt), a maximum of 120 MPa.

In der DD-PS 133.430 wird ein Verfahren zur Naßaufbereitung unplastischer Massen beschrieben, das sich insbesondere auch auf die Herstellung von Glas-Quarz-Versätzen mit niedriger Sintertemperatur bezieht. Der Beschreibung ist allerdings kein Hinweis zu entnehmen, wie Werkstoffe mit Biegefestigkeitswerten oberhalb 120MPa herzustellen wären. Die in den Schriften DD-PS 132.262 und DE-PS 2.706.659 beschriebenen Massen können zwar zu dichten Sinterkörpern einer Biegefestigkeit von mehr als 120MPa gebrannt werden; Voraussetzung für die hohe Festigkeit ist jedoch, daß die Glasphase nach dem Verdichten in merklichem Umfang kristallisiert ist bzw. daß der Masse bestimmten Fluoride zugesetzt werden. Beides ist mit einem zusätzlichen technologischen Aufwand, z. B. erhöhten Anforderungen an die Führung des Brennprozesses und/ oder Maßnahmen zur Vermeidung einer Fluor-Emission sowie höheren Rohstoffkosten verbunden.In DD-PS 133.430 a method for the wet processing of plastic materials is described, which refers in particular to the production of glass-quartz offsets with low sintering temperature. However, the description does not indicate how materials with flexural strength values above 120 MPa would be produced. Although the compositions described in the specifications DD-PS 132.262 and DE-PS 2.706.659 can be fired into dense sintered bodies having a flexural strength of more than 120 MPa; The prerequisite for the high strength, however, is that the glass phase is crystallized after compression to a considerable extent or that the mass of certain fluorides are added. Both are with an additional technological effort, eg. B. increased demands on the leadership of the combustion process and / or measures to prevent fluorine emission and higher raw material costs.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer keramischen Masse aus kostengünstigen Ausgangsstoffen, aus denen bei einerTemperatur unterhalb 1300 K und unter Vermeidung der im Stand derTechnik aufgeführten Nachteile ein Werkstoff mit einer Biegefestigkeit von mehr als 120MPa hergestellt werden kann.The object of the invention is to provide a ceramic mass of inexpensive starting materials from which a material with a bending strength of more than 120 MPa can be produced at a temperature below 1300 K and while avoiding the disadvantages mentioned in the prior art.

-2- 241 Darlegung des Wesens der Erfindung-2- Explanation of the nature of the invention

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine keramische Masse auf der Basis von relativ niedrig schmelzendem Glas, billigem und leicht verfügbarem Quarz und temporären Hilfsstoffen aufzufinden, aus derIt is an object of the invention to find a ceramic composition based on relatively low-melting glass, cheap and readily available quartz and temporary auxiliaries, from the

— ohne Zusatz anorganischer Fluoride- without addition of inorganic fluorides

— ohne Kristallisation der Glasphase- Without crystallization of the glass phase

durch einem im wesentlichen nichtreaktiven Sinterprozeß bei einer Temperatur unterhalb 1300 K ein dichter Werkstoff hergestellbar ist, der auf Grund seiner substantiellen Zusammensetzung und einer spezifischen Gefügeausbildung eine Biegefestigkeit von mehr als 120MPa aufweist.by a substantially non-reactive sintering process at a temperature below 1300 K, a dense material can be produced, which has a flexural strength of more than 120 MPa due to its substantial composition and a specific microstructure.

Erfindungsgemäß besteht die keramische Masse nach dem Ausbrennen der Hilfsstoffe aus 40 bis 60Ma.-% eines Quarzpulvers und dem jeweils bis zu 100% zu ergänzendem Masseanteil eines kristallisationsstabilen Silicatglaspulvers, wobei die Korngröße des Quarzpulvers für mehr als 99,9% der Teilchen unter 0,010 mm liege und die Korngrößenverteilung vorzugsweise einen d^-Wert unter 0,005mm aufweist. Erfindungsgemäß hat das Silicatglaspulver eine Halbwertkorngröße d50 gleich oder kleiner 0,005mm und weist eine Tg von gleich oder kleiner 840 K auf sowie einen Wert αο...7οοκ von gleich oder größer 8 · 10"6K"6. Das Quarzpulver besteht vorzugsweise aus einem quarzreichen Rohstoff mit mindestens 97 Ma.-% Quarz, insbesondere aus einem Glassand, einem Quarzsand, einem Rückstand der Gesteinsaufbereitung, beispielsweise der Kaolinaufbereitung, oder einem Gemisch der genannten Rohstoffe. Es kann auch durch Zerkleinern in an sich bekannter Weise daraus hergestellt werdenAccording to the invention, the ceramic mass after burnout of the excipients from 40 to 60Ma .-% of a quartz powder and each up to 100% to complementary mass fraction of a crystallization-stable silicate glass powder, wherein the grain size of the quartz powder for more than 99.9% of the particles below 0.010 mm lie and the particle size distribution preferably has a d ^ value below 0.005mm. According to the invention, the silicate glass powder has a half-grain size d 50 is equal to or less than 0.005 mm and has a T g equal to or less than 840 K and a value α 3Ο ο ... 7οοκ equal to or greater than 8 x 10 "6 K '6. The quartz powder preferably consists of a quartz-rich raw material with at least 97% by mass of quartz, in particular of a glass sand, a quartz sand, a residue of the rock preparation, for example kaolin treatment, or a mixture of the raw materials mentioned. It can also be produced therefrom by comminution in a manner known per se

Vorzugsweise hat das Silicatglaspulver die folgende chemische Zusammensetzung (in Mol.-%) Preferably, the silicate glass powder has the following chemical composition (in mol%)

SiO2 65 bis 77SiO 2 65 to 77

AI2O3 2 bis 6Al 2 O 3 2 to 6

B2O3 0 bis 12B 2 O 3 0 to 12

Erdalkalimetalloxide 3 bis 14Alkaline earth metal oxides 3 to 14

Alkalimetalloxide 10 bis 16Alkali metal oxides 10 to 16

PbO . 0bis2PbO. 0bis2

weitereBestandteilewiez.B.ZnO,FeO,MnO 0bis2other ingredients such as ZnO, FeO, MnO 0 to 2

Erfindungsgemäß erhält man durch Aufbereitung der keramischen Masse, Formgebung und Brennen bei einer Temperatur unterhalb 1300K einen dichten keramischen Werkstoff mit einem Glas-Quarz-Pore-Gefüge, dessen Gefüge Quarzpartikel enthält, von denen mehr als 99,9% eine Korngröße kleiner als 0,010mm aufweisen, wobei die Korngrößenverteilung des Quarzes im Werkstoff im wesentlichen der der keramischen Masse entspricht, die Quarzpartikeln praktisch vollständig von der Glasphase und eingeschlossen sind, die Poren überwiegend in der Glasphase dispergiert und gerundet siwd, und der Scherben eine Biegefestigkeit von mindestens 120MPa aufweist.According to the invention obtained by treatment of the ceramic mass, shaping and firing at a temperature below 1300K a dense ceramic material with a glass-quartz-pore structure whose structure contains quartz particles, of which more than 99.9%, a particle size smaller than 0.010mm wherein the grain size distribution of the quartz in the material substantially corresponds to that of the ceramic mass, the quartz particles are substantially completely enclosed by the glass phase and encapsulated, the pores are predominantly dispersed in the glass phase and rounded, and the body has a flexural strength of at least 120 MPa.

Im Ergebnis einer Untersuchung zum Einfluß der Korngrößenverteilung des in der Masse eingesetzten Quarzes wurde ein unerwartet hoher Festigkeitsanstieg beobachtet, wenn die Korngröße aller Quarzpartikeln in der keramischen Masse und damit auch im Werkstoff einen Wert von 0,010 mm und die Durchgangskorngröße dS4 der Korngrößenverteilung einen Wert von 0,005mm unterschreitet. Dieser Festigkeitsanstieg geht deutlich über das Maß hinaus, das bekannterweise bei einer schrittweisen Verringerung der mittleren Korngröße der Dispersphase erwartet werden kann und an dem untersuchten Glas-Quarz-Sintermaterial in einem Korngrößenbereich oberhalb der genannten Grenzwerte gefunden wurde. Überraschend ist auch, daß der unerwartet hohe Festigkeitsanstieg gerade dann eintritt, wenn das Verhältnis aus mittlerer Quarz- und mittlerer Glaskorngrößeden Wert 1 erreicht bzw. unterschreitet und damit jenen Bereich verläßt, der in den DD-PS 115.104,132.262 und 114.250 beansprucht wird bzw. als Vorzugsbereich gekennzeichnet ist.As a result of an investigation into the influence of the grain size distribution of quartz used in the mass, an unexpectedly high increase in strength was observed when the grain size of all quartz particles in the ceramic mass and thus also in the material a value of 0.010 mm and the passage grain size d S 4 of the particle size distribution a value of 0.005mm falls below. This increase in strength goes far beyond the level which, as is known, can be expected with a gradual reduction in the average particle size of the disperse phase and was found on the examined glass-quartz sintered material in a particle size range above the stated limit values. It is also surprising that the unexpectedly high increase in strength occurs precisely when the ratio of average quartz and mean glass grain size reaches or falls below the value 1 and thus leaves the range claimed in DD-PS 115.104.132.262 and 114.250, respectively is marked as a preferred area.

Gefüge-und Schallemissionsuntersuchungen deuten auf folgende Erscheinungen hin, die für den unerwarteten Effekt verantwortlich sein könnten:Microstructural and acoustic emission studies indicate the following phenomena that could be responsible for the unexpected effect:

Bei einer schrittweisen Verringerung des mittleren Durchmessers der Dispersphasenpartikeln kommt es zu einer Annäherung an den für die spontane Mikrorißbildung kritischen Durchmesserwert bzw. zu dessen Unterschreitung. Dabei nimmt die Wahrscheinlichkeit der spontanen und der alterungsbedingten Mikrorißbildung ab, bis schließlich ein nahezu mikrorißfreies Gefüge besonders hoher Festigkeit und Bruchzähigkeit vorliegt (Storch et al.,cfi/Ber. Dt. Keram. Ges. 61 [1984] 7,335 ff). Bei dieser dem Fachmann bekannten Betrachtungsweise bleibt allerdings eine die Festigkeit ebenfalls beeinflussende Größe, der Grad der Einbindung der Quarzpartikeln in das Matrixmaterial, unberücksichtigt. Es wird stets von der Annahme ausgegangen, daß der Einbindungsgrad bereits hinreichend hoch ist und somit praktisch keine Möglichkeit einer zusätzlichen Festigkeitssteigerung durch eine weitere Erhöhung des Einbindungsgrades besteht. Für das fluoridfreie Glas-Quarz-Sintermaterial ist jedoch eine im allgemeinen ungenügende und von Versatzaufbau und Sintertemperatur abhängige Quarzeinbindung charakteristisch. Erst mit der erindungsgemäßen Quarzkorngrößenverteilung wird dieser Nachteil überwunden und gleichzeitig die über den oben diskutierten Korngrößeneffekt deutlich hinausgehende Festigkeitssteigerung erreicht. Die Verbesserung der Quarzeinbindung kann somit als Ursache dieses zusätzlichen Festigkeitsanstiegs angenommen werden.With a gradual reduction of the mean diameter of the disperse phase particles, the diameter value critical for spontaneous microcracking is approached or undercut. In this case, the probability of spontaneous and age-related microcracking decreases until finally an almost micro-crack-free structure of particularly high strength and fracture toughness is present (Storch et al., Cfi / Ber. Dt. Keram. Ges. 61 [1984] 7,335 ff). In this view known to those skilled in the art, however, a size which also influences the strength, the degree of incorporation of the quartz particles into the matrix material, remains unconsidered. It is always assumed that the degree of integration is already sufficiently high and thus there is practically no possibility of an additional increase in strength due to a further increase in the degree of integration. For the fluoride-free glass-quartz sintered material, however, a generally insufficient and dependent on the composition of the composition and sintering temperature quartz inclusion is characteristic. Only with the quartz grain size distribution according to the invention is this disadvantage overcome, and at the same time the strength increase significantly exceeding the particle size effect discussed above is achieved. The improvement in the quartz inclusion can thus be taken as the cause of this additional increase in strength.

Über die Bedeutung des Verhältnisses aus Quarz- und Glaskorngröße können zur Zeit nur Vermutungen angestellt werden. Fest steht jedoch, daß bei der Abnahme des Verhältniswertes dQdG die zum Erreichen des Verdichtungsmaxismus erforderliche Sintertemperatur anwächst und sich damit die Bedingungen für die Benetzung der Quarzteilchen durch das Matrixglas verbessern.About the importance of the ratio of quartz and glass grain size can currently be guessed only. However, it is clear that when the ratio value dQd G decreases, the sintering temperature required to reach the compression maximum increases and thus the conditions for the wetting of the quartz particles by the matrix glass improve.

Das Gefüge des Werkstoffs mit nahezu vollständiger Quarzeinbindung ist durch eine geringe Porenzahl und-größe sowie durch im Glas dispergierte und gerundete Poren gekennzeichnet. Die Anzahl der Rißbildungskeime und deren Rißbildungsneigung ist somit bedeutend geringer als bei dem fluoridfreien Glas-Quarz-Sintermaterial des Standes der Technik. Als glasiges Ausgangsmaterial für die erfindungsgemäße Masse können alle an sich kristallisationsstabilen Silicatgläser mit einem mittleren linearen Ausdehnungskoeffizienten von mindestens 8 · 10"6K"1 und einer Transformationstemperatur unterhalb der Hoch-Tief-Quarzumwandlung dienen. Kristallisationsstabil im genannten Sinne sind Gläser aus dem folgenden Zusammensetzungsbereich (in Mol.-%):The structure of the material with almost complete quartz inclusion is characterized by a low pore number and size as well as by pores dispersed in the glass and rounded. The number of cracking nuclei and their tendency to crack are thus significantly lower than in the fluoride-free glass-quartz sintered material of the prior art. As a glassy starting material for the present invention can serve all the mass itself crystallization-stable silicate having an average linear expansion coefficient of at least 8 × 10 "6 K" 1 and a transformation temperature below the quartz transition high-low. Crystallization-stable in the sense mentioned are glasses from the following composition range (in mol .-%):

SiO2 SiO 2 65 bis 7765 to 77 AI2O3 Al 2 O 3 2 bis 62 to 6 B2O3 B 2 O 3 Obis 12Obis 12

Erdalkalimetalloxide 3 bisAlkaline earth metal oxides 3 to

Alkalimetalloxide 10 bisAlkali metal oxides 10 to

PbO O bisPbO O to

weitere Bestandteileother ingredients

wie ZnO, FeO, MnO O bislike ZnO, FeO, MnO O to

Die Korngrößenverteilung des Glases ist so zu wählen, daß eine möglichst hohe Grünlingsdichte und eine gleichmäßige Verteilung der Quarzpartikeln in der Glasmatrix des Sinterkörpers erreicht wird. Vorteilhaft ist ein Glaspulver, dessen Halbwertskorngröße d60 unter 0,005mm liegt.The grain size distribution of the glass is to be chosen so that the highest possible green density and a uniform distribution of quartz particles in the glass matrix of the sintered body is achieved. A glass powder whose half-value grain size d 60 is less than 0.005 mm is advantageous.

Die Aufbereitung der erfindungsgemäßen keramischen Masse erfolgt in an sich bekannter Weise aus Quarzpulver mit einer Korngröße unterhalb 0,010 mm und dem vorzerkleinerten Glas nach für nichtplastische Massen üblichen keramtechnologischen Verfahren.The preparation of the ceramic composition according to the invention is carried out in a conventional manner from quartz powder having a particle size below 0.010 mm and the pre-shredded glass according to conventional non-plastic mass ceramic techniques.

Der Einsatz von temporären Hilfsstoffen, vorzugsweise zur Plastifizierung, die durch Ausbrennen bei Temperaturen unter 830K entfernt werden können, ist vorgesehen. Vorteilhaft ist eine Mischmahlung des Versatzes. Vorzugsvarianten der Formgebung sind das isostatische Pressen mit anschließender Weißbearbeitung, das Trockenpressen und das Heißspritzen. Die Formlinge werden in an sich bekannten Aggregaten bei einer Temperatur unterhalb 1300 K dicht gesindert.The use of temporary adjuvants, preferably for plasticization, which can be removed by burnout at temperatures below 830K, is provided. Advantageously, a Mischmahlung the offset. Preferred variants of the shaping are isostatic pressing with subsequent white machining, dry pressing and hot spraying. The moldings are tightly reduced in known units at a temperature below 1300 K.

Ausführungsbeispieleembodiments

Die Erfindung wird durch die nachfolgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert, wobei sie nicht auf diese Beispiele beschränkt ist.The invention will be explained in more detail by the following embodiments, wherein it is not limited to these examples.

Ausgangsstoffe:Starting materials:

1. Silicatglas der chemischen Zusammensetzung in Mol.-%:1. Silicate glass of chemical composition in mol.%:

SiO2 75 CaO 3,7SiO 2 75 CaO 3.7

AI2O3 3,1 BaO 4,6Al 2 O 3 3.1 BaO 4.6

B2O3 1,9 Na2O 3,2B 2 O 3 1.9 Na 2 O 3.2

Fe2O3 0,1 K2O 8,5Fe 2 O 3 0.1 K 2 O 8.5

sowie mit den nachfolgenden physikalischen Eigenschaftenas well as with the following physical properties

T9 = 840KT 9 = 840K

* ρ = 2,61 g/cm3 * ρ = 2.61 g / cm 3

31 kg des genannten Glases werden in einer 100-l-Kugelmühle mit 79 kg Flintsteinen als Mahlkörper unter Zusatz von 0,25% Ethanol (bezogen auf die Trockensubstanz) 168 Stunden gemahlen. Das Mahlprodukt weist die Korndurchgangswerte djä4 = 0,0084 mm d50 = 0,0029 mm di6 = 0,0007 mm31 kg of said glass are ground in a 100-l ball mill with 79 kg flint stones as grinding media with the addition of 0.25% ethanol (based on the dry matter) for 168 hours. The milled product has the grain transmission values djä4 = 0.0084 mm d 50 = 0.0029 mm di6 = 0.0007 mm

und eine spezifische Oberfläche von 3,6m2/g auf. Der SiO2-Mahlabrieb beträgt 2,5Ma.-%. 2. Quarzsand Weferlingen Sorte B 16kg des Quarzsandes werden in einer 40-l-Kugelmühle mit einer Mahlkörperfüllung von 30 kg Flintsteinen unter Zusatz von 0,25% Ethanol 96 Stunden gemahlen. Vom Mahlprodukt wird durch Windsichten eine Fraktion mit den Korngrößendurchgangswerten ds4 = 0,0039 mm d60 = 0,0027 mm d16 = 0,0016mmand a specific surface area of 3.6m 2 / g. The SiO 2 milling abrasion is 2.5Ma .-%. 2. Quartz sand Weferlingen grade B 16kg of the quartz sand are milled in a 40-l ball mill with a grinding media filling of 30 kg flint stones with the addition of 0.25% ethanol for 96 hours. From the ground product by air classification a fraction with the grain size passage values ds4 = 0.0039 mm d 60 = 0.0027 mm d 16 = 0.0016 mm

sowie einer spezifischen Oberfläche von 3,5m2/g abgetrennt. Die Fraktion enthält keine Quarzpartikeln mit einer Korngröße oberhalb 0,006mm.and a specific surface of 3.5m 2 / g separated. The fraction contains no quartz particles with a particle size above 0.006 mm.

Masseaufbereitung und Prüfkörperherstellung:Mass preparation and test specimen production:

200-g-Versätze aus der abgetrennten Quarzkornfraktion und dem Glaspulver mit den Glas-Quarz-Volumenverhältnissen 60/40, 45/55 und 40/60 werden ca. eine Stunde in einem Turbulator vorgemischt und anschließend unter Zusatz von 0,05 η Essigsäure (Feststoff-Flüssigkeits-Masseverhältnis 1:1) durch intensives Rühren in einen Schlicker überführt, dessen pH-Wert um 8 gehalten wird. Als Stell-und Preßhilfsmittel dient ein spezieller Polyvinylalkohol (PVA, 2g PVA auf 100g Versatz). Das aus dem Schlicker hergestellte Sprühgranulat wird uniaxial mit einem Druck von 100MPa zu Probekörpern trocken verpreßt. Dem Ausbrennen der Hilfsstoffe (bis ca. 770K) schließt der Sinterprozeß bei 1145Kan. Die Brenndauer beträgt 15min. Gefüge und Eigenschaften:200 g portions of the separated quartz grain fraction and the glass powder with the glass-quartz volume ratios 60/40, 45/55 and 40/60 are premixed for about one hour in a turbulator and then with the addition of 0.05 η acetic acid ( Solid-liquid mass ratio 1: 1) by intensive stirring in a slip whose pH is kept by 8. A special polyvinyl alcohol (PVA, 2g PVA per 100g offset) serves as setting and pressing aid. The spray granules prepared from the slurry are pressed dry uniaxially with a pressure of 100 MPa to test specimens. The burning out of the auxiliaries (up to approx. 770K) concludes the sintering process at 1145Kan. The burning time is 15min. Structure and properties:

Die gewonnenen Prüfkörper zeigen das offenbarte Gefüge mit den Bestandteilen Glasphase, Quarz und Poren. Die geschlossene Porosität erreicht Werte bis zu 7Vol.-%. Die mittlere Biegefestigkeit liegt bei 135MPa.The test specimens obtained show the disclosed structure with the components glass phase, quartz and pores. The closed porosity reaches values of up to 7% by volume. The mean flexural strength is 135 MPa.

Vergleichsbeispiel:Comparative Example:

Ausgangsstoffe, Masseaufbereitung und Prüfkörperherstellung:Starting materials, mass preparation and test specimen production:

Die in den Ausführungsbeispielen beschriebenen Ausgangsstoffe sowie die Bedingungen der Masseaufbereitung und Prüfkörperherstellung werden beibehalten. Abweichend dazu wird der gemahlene Quarzsand mit den Korngrößendurchgangswerten ds4 = 0,0160 mm d50 = 0,0065 mm d16 = 0,0018mmThe starting materials described in the exemplary embodiments and the conditions of the mass preparation and test specimen production are maintained. By way of derogation, the ground quartz sand having the grain size passage values ds4 = 0.0160 mm d 50 = 0.0065 mm d 16 = 0.0018 mm

sowie einer spezifischen Oberfläche von 3m2/g ohne vorherige Klassierung mittels Windsichten zur Masseaufbereitung eingesetztand a specific surface of 3m 2 / g without prior classification by means of air classification for mass preparation

Gefüge und Eigenschaften: Structure and properties:

Bedingt durch den Grobkornanteil des Quarzes weist das Gefüge im Mittel größere Poren als die in den Ausführungsbeispielen beschriebenen Werkstoffe auf. Vor allem die größeren Quarzpartikel sind zum Teil nur unvollständig von dem Matrixglas eingehüllt bzw. von eigenspannungsbedingten Ringrissen umgeben. Die Biegefestigkeit liegt im Mittel bei nur 106MPa und mit einer Irrtumswahrscheinlichkeit von weniger als 0,1% unter der Biegefestigkeit der in den Ausführungsbeispielen beschriebenen Werkstoffe.Due to the coarse grain content of the quartz, the microstructure has on average larger pores than the materials described in the exemplary embodiments. In particular, the larger quartz particles are partially incomplete enveloped by the matrix glass or surrounded by intrinsic stress-induced ring cracks. The flexural strength is on average only 106 MPa and with a probability of error of less than 0.1% below the flexural strength of the materials described in the embodiments.

Claims (4)

Erfindungsanspruch:Invention claim: 1. Keramische Masse auf der Basis von Glas, Quarz und temporären Hilfsstoffen, vorzugsweise Plastifikatoren, gekennzeichnet dadurch, daß sie nach dem Ausbrennen derHilfsstoffeaus40 bis 60 Ma.-% eines Quarzpulvers, dessen Korngröße für mehr als 99,9% der Teilchen unter 0,010 mm und dessen dS4-Wert der Korngrößenverteilung vorzugsweise unter 0,005 mm liegt, und aus dem jeweils bis 100% zu ergänzenden Masseanteil eines kristallisationsstabilen Silicatglaspulvers mit einer Halbwertskorngröße d60 gleich oder kleiner als 0,005 mm und den physikalischen Eigenschaften T9 gleich oder kleiner als 840 K1. Ceramic mass based on glass, quartz and temporary auxiliaries, preferably plasticizers, characterized in that, after burning out the excipients from 40 to 60 wt .-% of a quartz powder whose grain size for more than 99.9% of the particles below 0.010 mm and whose d S 4 value of the particle size distribution is preferably less than 0.005 mm, and each of up to 100% by mass of a crystallization-stable silicate glass powder having a half grain size d 60 equal to or smaller than 0.005 mm and the physical properties T 9 equal to or less than 840 K C1300...700K gleich oder größer als 8 10"6K"1 C1300 ... 700K equal to or greater than 8 10 " 6 K" 1 besteht. . .. - - consists. , .. - - 2. Keramische Masse nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Quarzpulver nach Punkt 1 aus einem quarzreichen Rohstoff mit mindestens 97 Ma.-% Quarz, vorzugsweise aus einem Glassand, einem Quarzsand, einem Rückstand der Gesteinsaufbereitung, beispielsweise der Kaolinaufbereitung, oder einem Gemisch der genannten Komponenten besteht bzw. durch Zerkleinern daraus in an sich bekannter Weise hergestellt wird.2. Ceramic composition according to item 1, characterized in that the quartz powder according to item 1 from a quartz-rich raw material with at least 97 wt .-% quartz, preferably from a glass sand, a quartz sand, a residue of the rock processing, for example, the kaolin treatment, or a mixture consists of said components or is prepared by crushing it in a conventional manner. 3. Keramische Masse nach Punkt 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß das Silicatglas nach Punkt 1 die folgende chemische Zusammensetzung in Mol.-% aufweist:3. Ceramic composition according to item 1 or 2, characterized in that the silicate glass according to item 1 has the following chemical composition in mol .-%: SiO2 65 bis 77 Erdalkalimetalloxide 3-14SiO 2 65 to 77 alkaline earth metal oxides 3-14 AI2O3 2 bis 6 Alkalimetalloxide 10-16AI2O3 2 to 6 alkali metal oxides 10-16 B2O3 0 bis 12 PbO 0bis2B 2 O 3 0 to 12 PbO 0 to 2 weitere Bestandteile wie z. B. ZnO, FeO, MnO 0 bis 2other ingredients such. ZnO, FeO, MnO 0 to 2 4. Dichter keramischerWerkstoff mit einem Glas-Quarz-Pore-Gefüge, der durch im wesentlichen nichtreaktives Sintern bei einer Temperatur unterhalb 1300 K aus der keramischen Masse nach Punkt 3 hergestellt wird, gekennzeichnet dadurch, daß das Gefüge des Scherbens Quarzpartikeln enthält, deren Korngröße zu mehr als 99,9% kleiner als 0,010mm ist, wobeiA dense ceramic material having a glass-quartz-pore structure prepared by substantially non-reactive sintering at a temperature below 1300 K from the ceramic composition of item 3, characterized in that the structure of the body contains quartz particles whose grain size increases more than 99.9% is less than 0.010mm, where — die Korngrößenverteilung des Quarzes im Werkstoff im wesentlichen der der keramischen Masse entspricht;- The grain size distribution of the quartz in the material substantially equal to the ceramic mass; — die Quarzpartikeln praktisch vollständig von der Glasphase benetzt und eingeschlossen sind;- The quartz particles are almost completely wetted by the glass phase and enclosed; — die Poren überwiegend in der Glasphase dispergiert und gerundet sind;- The pores are predominantly dispersed in the glass phase and rounded; — der Scherben eine Biegefestigkeit von mindestens 120MPa aufweist.- The body has a bending strength of at least 120MPa.
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