DE102004011117A1

DE102004011117A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Oberflächenmodifikation eines Glaskörpers und Verwendung des Glaskörpers

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Publication number: DE102004011117A1
Application number: DE200410011117
Authority: DE
Inventors: Joseph S. Dr. Hayden; Ulrich Dr. Peuchert; Carol Dr. Click; Ulrich Dr. Fotheringham
Original assignee: Schott AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2004-03-08
Filing date: 2004-03-08
Publication date: 2005-09-29

Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren und eine Vorrichtung zur Oberflächenmodifikation eines Glaskörpers, wobei der Glaskörper wenigstens einem Reaktanten ausgesetzt und durch initiierte Reaktion des Reaktanten mit der Oberfläche des Glaskörpers wenigstens ein Teil der Oberflächenatome des Glaskörpers bis zu einer gewissen Oberflächentiefe durch andere Atome ersetzt wird.

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren und eine Vorrichtung zur Oberflächenmodifikation eines Glaskörpers sowie die Verwendung des Glaskörpers.
Für zahlreiche Anwendungen von Glaskörpern, beispielsweise von Glasrohren oder Flachglasscheiben beziehungsweise von den aus den Glaskörpern (den Halbzeugen) ausgeformten Formkörpern, ist das Vorhandensein von bestimmten Eigenschaften des Glases, insbesondere von bestimmten Oberflächeneigenschaften des Glases, wie z. B. eine hohe chemische oder mechanische Beständigkeit, erforderlich.
Glaskörper, die bestimmte Oberflächeneigenschaften benötigen, sind beispielsweise solche

– für Beleuchtungszwecke, z. B. Halogenlampen,
– für Entladungslampen,
– für den chemischen Anlagenbau,
– die für Durchflussmesser für chemische aggressive Medien verwendet werden,
– für analytische Zwecke (z. B. Bürettenröhren, Titrationszylinder, etc.)
– für Reagenzgläser für spezielle Zwecke,
– für Ummantelungen von Messelektroden in aggressiven Medien,
– die als Komponenten für biotechnologische Reaktoren eingesetzt werden,
– die als Behälter für medizinische Zwecke (z. B. Ampullen, Fläschchen, Spritzenkörper, Zylinderampullen, etc.) verwendet werden,
– für pharmazeutische Primärverpackungen,
– die als Komponenten für Displayanwendungen eingesetzt werden,
– Kochflächen, Backofen- und Kaminsichtscheiben, Glaskörper für Haushaltsanwendungen,
– Glaskörper für Displayanwendungen, z. B. für TFT-Bildschirme, Kathodenstrahlröhren, etc.

Für technische Glasprodukte werden überwiegend oxidische Mehrkomponentengläser auf SiO₂-Basis (SiO₂-Netzwerk) eingesetzt, z. B. Borosilikatgläser, Kalk-Natron-Gläser oder Lithium-Aluminium-Silikat-Gläser. Diese lassen sich insbesondere im Gegensatz zu reinem Quarzglas vorteilhaft wirtschaftlich herstellen und umformen, weisen aber oftmals nicht oder nur teilweise die gewünschten positiven Eigenschaften von Quarzglas auf. Gläser auf Basis von Tellur-, Wolfram-, Molybdän- oder Vanadium-Oxid sind ebenfalls bekannt, aber eher Spezialanwendungen vorbehalten.
Die jeweiligen Eigenschaften der Gläser hängen in erster Linie von Art und Anteil der Kationen innerhalb Glaszusammensetzung ab. Aufgrund der vielfältigen Möglichkeiten, das SiO₂-Netzwerk durch Zusatz anderer Oxide, wie Alkali-, Erdalkali, Übergangsmetall- oder Seltenerdmetall-Oxide, zu verändern und somit die Glaseigenschaften wesentlich zu beeinflussen, ist es bei der Entwicklung neuer Gläser üblich, Kationen zu substituieren.
In geringerem Umfang werden aber auch Sauerstoffatome in Oxidgläsern durch andere Atome, wie Fluor, Schwefel oder Stickstoff ersetzt. Hierbei ergeben sich insbesondere bei der Herstellung der Gläser Probleme. Die Gläser neigen zur Entmischung, bei der Herstellung bilden sich flüchtige Bestandteile oder bestimmte Zusammensetzungsbestandteile lösen sich, auch bei hohen Schmelztemperaturen, nur schwer auf.

Gläser bei denen ein Teil der Sauerstoffatome durch Stickstoff ersetzt sind (Oxinitrid-Gläser) sind beispielsweise aus folgenden Artikeln bekannt: J.M.F. Navarro: Oxynitride Glasses, Glastech. Ber. Glass Sci. Technol. 71 (1998) No. 9, 263-276 und Stuart Hampshire: Oxynitride glasses, their properties and crystallisation – a review. Journal of Non-Crystalline Solids 316 (2003) 64-73.

Dadurch, dass zweibindiger Sauerstoff durch dreibindigen Stickstoff im SiO₂-Netzwerk ersetzt wird, erhält man einen höheren Vernetzungsgrad und damit einhergehend veränderte Eigenschaften des Glases, wie höhere chemische oder mechanische Beständigkeit. Die wirtschaftliche Herstellung solcher Oxinitrid-Gläser hat sich bislang aus folgenden Gründen als schwierig erwiesen:

– hoher Verdampfungsgrad von stickstoffhaltigen Verbindungen während der Glasschmelze,
– Einsatz von speziellen Herstellungsverfahren und Vorrichtungen, beispielsweise Vorkehrungen zum Einblasen von Stickstoff oder Ammoniak unter reduzierenden Bedingungen in die Glasschmelze,
– Verwendung von speziellen Materialien, wie Kohlenstofftiegel, die nur unter reduzierenden Bedingungen einsetzbar sind,
– Verfärbung der Gläser aufgrund der Reduktion von Siliziumionen zu elementarem Silizium

Insbesondere wegen des letzten Punktes sind die derzeitigen Anwendungsmöglichkeiten von Oxinitrid-Gläsern auf nichtoptische Gebiete beschränkt.

Ausgehend hiervon, ist es Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Oberflächenmodifikation bzw. zur Herstellung eines Glaskörpers zu finden, wobei der Glaskörper verbesserte, modifizierte Eigenschaften, wie Stabilität, Beständigkeit, Härte usw. aufweisen soll. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, ein wirtschaftliches Verfahren und eine geeignete Vorrichtung zu seiner Herstellung bereitzustellen und die Verwendung solcher Glaskörper aufzuzeigen.

Überraschenderweise konnten die Oberflächeneigenschaften von Glaskörpern mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1 wesentlich verbessert werden. So wird ein Glaskörper wenigstens einem Reaktanten ausgesetzt und unter Erhöhung von Druck und/oder Temperatur wenigstens ein Teil der Oberflächenatome des Glaskörpers bis zu einer gewissen Oberflächentiefe durch andere Atome ersetzt.

Weiterhin konnte gezeigt werden, dass auch Glaskörper aus Mehrkomponentengläsern oder Glaskeramiken, trotz der komplexen Strukturen und Bindungsverhältnisse und trotz der unterschiedlichen Glas- und/oder Kristallphasen dieser Gläser, mit verbesserten Oberflächeneigenschaften erhalten werden.

Vorteil der Erfindung ist es insbesondere, dass nur die Oberfläche bis zu einer gewissen Oberflächentiefe, nicht aber das Bulkmaterial des Glaskörpers verändert wird. Für nichtoptische Anwendungen sind oft nur die Oberflächeneigenschaften ausschlaggebend. Für optische Anwendungen bleiben die optischen Eigenschaften des Bulkmaterials erhalten.

Zusätzliche oberflächenvergütende Arbeitsschritte entfallen. Die Oberflächenvergütung erfolgt einfach in der Nachverarbeitung.

Vorzugsweise wird wenigstens ein Teil der Oberflächenanionen des Glaskörpers bis zu einer gewissen Oberflächentiefe durch andere Anionen ersetzt.

Insbesondere bei der technisch und wirtschaftlich bedeutsamen Gruppe der Oxidgläser ist wenigstens ein Teil der Oberflächensauerstoffionen des Glaskörpers bis zu einer gewissen Oberflächentiefe durch andere Anionen, z.B. Stickstoff-, Kohlenstoff-, Bor-, Schwefel-, Selen-, Tellur-, Phosphor-, Arsen-, Germanium und/oder Fluor-Ionen, ersetzt.

Die Ersetzung der Oberflächenatome des Glaskörpers durch andere Atome erfolgt vorzugsweise bis zu einer gewissen Oberflächentiefe von bis zu > 300 nm, vorzugsweise bis zu > 100 nm und besonders bevorzugt bis zu > 50 nm. Hierbei ist gemeint, dass die Oberflächenatome ausgehend von der Oberfläche des Glaskörpers (0 nm, d.h. direkt an der Oberfläche) bis zu einer Tiefe, beispielsweise 50 nm, ersetzt werden. Es hat sich gezeigt, dass dies einen merklichen positiven Einfluss auf die Oberflächeneigenschaften hat.

Zum Teil konnten die Substituenten noch bis zu einer Oberflächentiefe von bis zu 2000 nm nachgewiesen werde. In der Regel nimmt die Konzentration der Substituenten mit zunehmender Oberflächentiefe ab.

Der Glaskörper wird vorzugsweise aus einer Borosilikat-, einer Neutral-, einer Aluminosilikat-, einer Erdalkali-Alumino-Silikat-, einer Alkali-Blei-Silikat-, Alkali-Erdalkali-Silikat-, einer Lithium-Aluminium-Silikat-, einer alkalifreien oder einer arsenfreien Glasschmelze geformt. Ein Erfindungsgemäßer Glaskörper kann bei geeigneter Glaszusammensetzung vor oder nach der Oberflächenbehandlung in einen Glaskeramikkörper umgewandelt werden.

Vorteilhafte Glaszusammensetzungen sind (in Gew.-% auf Oxidbasis):

SiO₂	40 – 75
Al₂O₃	10 – 27
B₂O₃	0 – 15
MgO	0 – 10
CaO	0 – 12
SrO	0 – 12
BaO	0 – 30
ZnO	0 – 10
ZrO₂	0 – 5
Li₂O + Na₂O + K₂O	0 – 7
TiO₂	0 – 5,5
P₂O₅	0 – 9,0

oder

SiO₂	60 – 80
Al₂O₃	2 – 10
B₂O₃	5 – 20

MgO	0 – 8
CaO	0 – 12
SrO	0 – 8
BaO	0 – 12
ZnO	0 – 10
ZrO₂	0 – 5
Li₂O + Na₂O + K₂O	2 – 12

oder

SiO₂	40 – 80
Al₂O₃	0 – 25
B₂O₃	0 – 25
MgO	0 – 15
CaO	0 – 15
SrO	0 – 15
BaO	0 – 30
ZnO	0 – 10
ZrO₂	0 – 5
Li₂O + Na₂O + K₂O	0 – 50
TiO₂	0 – 10
P₂O₅	0 – 10

oder

(Ln = Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu), sowie Zusatzstoffe (< 5 Gew.-%) wie, Läutermittel (As₂O₃ und/oder Sno₂), Lichtschutz (Nb₂O₅) oder färbende Zusätze (FeO, NiO, etc). Weiterhin können (< 5 Gew,-%) an GeO₂, ZrO₂, TiO₂, Ga₂O₃, In₂O₃ und/oder F zugesetzt sein.

Vorteilhafte Glaszusammensetzungen weisen einen SiO₂-Gehalt > 40 Gew.-% auf.

Weiterhin können die genannten Gläser Lanthanoidoxide (Ln₂O₃) im Bereich von 0 bis 40 Gew.-% enthalten (Ln = La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, und Lu).

Wichtig für die Substitution ist auch die Oberflächenbeschaffenheit des Glaskörpers. Wesentlich sind:

– Vorbehandlung des Glaskörpers in feuchter Atmosphäre,
– Einstellung einer bestimmten Oberflächenrauigkeit, z.B. durch polieren
– Kationenaustausch,
– Verwendung von Gläsern mit einem bestimmten OH-Gehalt im Glas und/oder an der Oberfläche.

Die folgende Tabelle zeigt ein Alkali-Erdalkai-Borosilikatglas, das unter feuchten Bedingungen a) und unter trockenen Bedingungen b) geschmolzen wurde. Diffusionsprozesse in Gläsern mit einem hohen OH-Gehalt (geschmolzen unter feuchten Bedingungen) sind schneller als bei Gläsern mit niedrigem OH-Gehalt. Die Aktivierungsenergie für die Ionensubstitution ist daher geringer, solche Gläser lassen sich besser substituieren.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst mittels einer Vorrichtung zur Herstellung eines Glaskörpers, wobei die Vorrichtung eine HIP-Vorrichtung (Heiß-Isostatische-Presse) ist.

Die Heissisostatische Presse, im Folgenden mit HIP abgekürzt, dient zur Nachverdichtung von Proben und Bauteilen, zur Verbindung von Komponenten und zur Herstellung von hochporösen Körpern mittels Druck und Temperatur.

Der maximale Arbeitsdruck der verwendeten HIPe liegt bei 2000 bar, die max. Arbeitstemperatur bei 1500°C (unter Druck). Als Prozessgas können prinzipiell alle Gase verwendet werden, die bei Temperatur und Druck keine Kontaktreaktion mit den Materialien des Druckkessels oder der Heizung eingehen. Bevorzugt werden hier Argon und Stickstoff verwendet.

Die HIPe besteht im wesentlichen aus einem wassergekühlten Druckbehälter mit innenliegender Heizung, einer Vakuumpumpe, einem Hochdruckkompressor und einem Kompressionsgasspeicher.

Der Druckbehälter besteht aus Edelstahl und hat ein Volumen von ca. 45 l. Die innenliegende Heizung aus Molybdän besteht aus zwei Heizzonen. Eine Heizzo ne beheizt die Probe vom Boden her, die zweite den Mantel. Bedingt durch die Abmessung der Heizung liegt das nutzbare Volumen der HIPe bei ca. 4,6 l, bei einem Durchmesser von 130mm und einer Höhe von 350 mm. Die Temperatur-Messung erfolgt über jeweils ein Typ B-Steuerelement pro Heizzone und ein Typ B-Chargenthermoelement.

Der Kompressionsgasspeicher besteht aus drei Pufferflaschen á 50 1 Inhalt mit 200 bar Druck.

Das Gas wird bei jedem Versuch aus dem Zwischengasspeicher entnommen und anschließend weitgehend wieder zurückgespeist.

Die Vakuumpumpe dient zum Evakuieren des Druckbehälters, der Kompressor zum Druckaufbau und zum Befüllen des Zwischengasspeichers.

Der grundlegende HIP-Prozess gliedert sich wie folgt Nach dem Einbau der Probe wird der Druckbehälter verschlossen. Um eine Oxidation der Molybdän-Heizung durch den vorhandenen Luft-Sauerstoff zu verhindern, wird der Behälter zuerst mehrmals evakuiert (p < 1 mbar ) und zwischendurch mit dem Prozessgas gespült. Gegen Ende dieses Prozessschrittes wird die Temperatur langsam erhöht, um Wasser, bedingt durch Luftfeuchtigkeit und organische Bestandteile, bedingt durch den Reinigungsprozess aus den Druckbehälter zu entfernen. Im nächsten Schritt wird zuerst ein Druckausgleich zwischen Zwischengasspeicher und Druckbehälter hergestellt. Danach wird mittels Kompressor der Druck weiter aufgebaut. Gleichzeitig wird die Temperatur erhöht. Diese Erhöhung unterstützt die Druckerhöhung nach dem allgemeinen Gasgesetz. Nach einer Haltezeit wird dann die Temperatur wieder abgesenkt. Der Druck fällt dabei wieder ab. Nachdem die Temperatur unter 150 °C gefallen ist, wird wieder ein Druckausgleich zwischen Druckbehälter hergestellt.

Danach wird der Druck im Druckbehälter mittels Kompressor weiter bis ca. 50 bar abgebaut. Aufgrund technischer Voraussetzungen muss der Restdruck in die Atmosphäre entspannt werden. Danach kann der Druckbehälter geöffnet und die Probe entnommen werden. Bedingt durch Gasverluste infolge leichter Undichtigkeiten und das Ablassen des Restdruckes in die Atmosphäre, muss der Zwischengasspeicher wieder aufgefüllt werden, um die Betriebsbereitschaft der HIPe wieder herzustellen.

1 zeigt den Temperatur- und Druckverlauf während eines HIP-Prozesses.

Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Glaskörpers, werden vorzugsweise in einer Heiß-Isostatischen-Presse (HIP) Nitride wie Aluminiumnitrid oder Bornitrid, Carbide, Oxidnitride, oder andere Hartstoffe zu einem Gemenge aus vorgeschmolzenem Oxidglas gegeben.

Vorzugsweise wird ein Glaskörper für optische Zwecke hergestellt, also ein Glaskörper der sehr hohe Anforderungen an Reinheit, Güte, Homogenität und optische Eigenschaften wie Transmission, Brechungsindex usw. erfüllt.

Hierzu müssen die Reaktionsbedingungen sowie Zusammensetzung und Reinheit der Ausgangsmaterialien, Material des Reaktionsgefäßes sehr genau eingehalten bzw. ausgewählt werden. Sehr gute Ergebnisse wurden mit den SCHOTT-Gläsern N-SK2 (alkalifreies Bariumsilikatglas), N-LaSF45 (Ca- La-Silikatglas), einem Mg-Li-Silikatglas (BAS63), alkalifreien Aluminoborosilikat-Display-Gläsern, LaSF-N9 (Ba-La-Silikatglas) durch Zugabe von 5 Gew.-% Aluminiumnitrid und/oder Bornitrid zum Oxidglas erhalten (p = 100bar, Schmelztemperatur T = 1400°C, kontrolliertes Abkühlen, mit Bornitrid beschichteter Graphittiegel).

Das vorgeschmolzene Oxidglas weist vorzugsweise folgende Zusammensetzung auf: SiO₂, TiO₂, Li₂O, MgO, Cao und/oder BaO in Anteilen > 5 Gew.-%, vorzugsweise > 10 Gew.-% und besonders bevorzugt Sio₂, TiO₂, Li₂O MgO, CaO, BaO, B₂O₃, Al₂O₃, La₂O₃, Y₂O₃ und/oder Sc₂O₃ in Anteilen > 5 Gew.-%, vorzugsweise > 10 Gew.-%.

Es hat sich gezeigt, dass sich das vorgeschmolzene Oxidglas in einer inerten Form, insbesondere einer Graphitform, einer mit Bornitrid beschichteten Form oder in einer mit Bornitrid beschichteten Graphitform befinden sollte. Vorzugsweise werden Formmaterialien oder Beschichtungen verwandt, die eine oder mehrere Glaskomponenten und/oder Komponenten des Stoffs, der zum Oxidglas zugegeben wird, enthält.

Überdrücke im Bereich von > 10 bar, vorzugsweise > 100 bar haben sich als günstig herausgestellt.

Bei Einwirkung von N₂, 1500 bar Überdruck, Temperaturen um oder etwas unter dem Erweichungspunkt des jeweiligen Oxidglases (Viskosität 10^7,6 dPas, softening point) nahm die Dichte der untersuchten Gläser (Glaszusammensetzungen gemäß Anspruch 14 um etwas 2 %, in einigen Fällen um bis zu 5 % zu. Dies wurde durch den Einbau von Stickstoffatomen in die Oberfläche des Glases bzw. in den Glaskörper erreicht. Der Einbau von beispielsweise Stickstoff kann die Compaction von Flachglas während einer Nachtemperaturbehandlung im Bereich der Transformationstemperatur des Glases (Tg) verhindern (beispielsweise bei der Beschichtung/Kristallisation von Silizium auf Displayglas während der TFT-Bildschirmherstellung).

Mit Zunahme der Dichte nahm auch das E-Modul des Glases um bis zu 5 % ab, weiterhin wurde eine Abnahme des Brechungsindexes um bis zu 3% und eine Zunahme der chemischen Beständigkeit festgestellt.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die Möglichkeit, die Oxinitridgläser direkt zu schmelzen und dabei die chemische Beständigkeit, die mechanische Stabilität, den Brechungsindex etc zu verändern. Durch das begasen von Glasschmelzen mit Ammoniak kann der Gehalt an reduzierten, zweiwertigen Seltenerdelementen eingestellt werden. Dies ist für bestimmten Anwendungen wichtig, z.B. Laser-Konversion oder Laserstrukturierung. Falls optische Qualitäten notwendig sind, muss auf die extrem hohe Reinheit der Rohstoffe geachtet werden. Die kann durch optische Transmissionsanalyse im UV-Bereich überprüft werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist insbesondere Mittel zur Aufnahme des Glaskörpers, Mittel zu Aufnahme des Reaktanten, Mittel zur Druckerhöhung und/oder Mittel zur Temperaturerhöhung auf.

Um einen Teil der Sauerstoffionen eines Oxidglases durch andere Anionen zu ersetzen, haben sich folgende Reaktanten als geeignet erwiesen:

Fluor:	F₂, (H₂)
Schwefel:	"S", H₂S, (H₂)
Stickstoff:	NH₃, (H₂)
Phosphor:	PH₃, (H₂)
Kohlenstoff:	CH₄, CO, (H₂), ...

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Glaskörper finden vorzugsweise Verwendung als chemisch resistentere, kratzfestere, härtere, mechanisch stabilere Ampullen, Flachgläser, Kochflächen, Behälter, usw..

Eine weitere Verwendung des Glaskörpers besteht als Kochfläche, Displayglas, optisches Element, für die Herstellung von Lampenkolben, insbesondere für die Herstellung von hochbelasteten Halogenlampenkolben, für die Herstellung von Behältnissen, insbesondere von Behältnissen die als Primärverpackungen für pharmazeutische Produkte dienen.

Es sind auch Kombinationen denkbar, z. B Glaskörper mit einer Oxid-Nitrid-Carbid-Schicht oder einer Phosphid-Fluorid-Schicht an/in der Oberfläche.

Genaue physikalische Daten zur Verbesserung der Glaseigenschaften können aus dem Stand der Technik abgeleitet werden, z.B. Nitrid-Gläser, also oxidische Gläser, bei denen auch im Bulk Sauerstoff durch Stickstoff ersetzt wurde. Im Gegensatz zum erfindungsgemäßen Verfahren werden diese Gläser durch aufwendiges Bubbeln der Glasschmelze mit NH₃ hergestellt. Dabei werden etwa 3% der Sauerstoffatome durch Stickstoffatome ersetzt, wobei sich die Glaseigenschaften jedoch wesentlich verändern (Zweibindiger Sauerstoff wird durch dreibindigen Stickstoff ersetzt, das Netzwerk also verfestig).

Im Prinzip hängt der Substitutionsgrad von der Glasart, vom Reaktanten, von der Konzentration, der Reaktionstemperatur, dem Reaktionsdruck und der Reaktionszeit ab.

Claims

Verfahren zur Oberflächenmodifikation eines Glaskörpers dadurch gekennzeichnet, dass der Glaskörper wenigstens einem Reaktanten ausgesetzt und durch initiierte Reaktion des Reaktanten mit der Oberfläche des Glaskörpers wenigstens ein Teil der Oberflächenatome des Glaskörpers bis zu einer gewissen Oberflächentiefe durch andere Atome ersetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktion des Reaktanten mit der Oberfläche des Glaskörpers mittels Erhöhung von Druck und/oder Temperatur initiiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Glaskörper einem festen, flüssigen, gasförmigen oder als Plasma vorliegenden Reaktanten ausgesetzt wird.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Reaktant Stickstoff, Stickstoff/Argon und/oder Ammoniak verwendet wird.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck auf bis zu 2000 bar, vorzugsweise auf bis zu 1500 bar erhöht wird.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur auf bis zu 2000°C, vorzugsweise auf bis zu 1600 °C erhöht wird
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der Oberflächenanionen des Glaskörpers bis zu einer gewissen Oberflächentiefe durch andere Anionen ersetzt werden.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der Oberflächensauerstoffionen des Glaskörpers bis zu einer gewissen Oberflächentiefe durch andere Anionen ersetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der Oberflächensauerstoffionen des Glaskörpers bis zu einer gewissen Oberflächentiefe durch Stickstoff-, Kohlenstoff-, Bor-, Schwefel-, Selen-, Tellur-, Phosphor-, Arsen-, Germanium und/oder Fluor-Ionen ersetzt werden.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der Oberflächenatome des Glaskörpers bis zu einer gewissen Oberflächentiefe von bis zu > 300 nm, vorzugsweise bis zu > 100 nm und besonders bevorzugt bis zu > 50nm durch andere Atome ersetzt werden.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Glaskörper ein Glaskörper aus Borosilikat-, Neutral-, Alkali-Erdalkali-Borosilikat-, Aluminosilikat-, Erdalkali-Alumino-Silikat-, Alkali-Blei-Silikat-, Alkali-Erdalkali-Silikat-, Lithium-Aluminium-Silikat- oder Phospahat-Glas, ein alkalifreier, ein arsenfreier Glaskörper oder ein Glaskeramik-Körper verwendet wird.
Verfahren zur Herstellung eines Glaskörpers, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Heiß-Isostatischen-Presse (HIP) Nitride, wie Aluminiumnitrid oder Bornitrid, Carbide, Oxidnitride, oder andere Hartstoffe zu einem Gemenge aus vorgeschmolzenem Oxidglas gegeben werden.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Glaskörper für optische Zwecke hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein vorgeschmolzenes Oxidglas folgender Zusammensetzung verwendet wird: Sio₂, Tio₂, Li₂o, MgO, CaO und/oder BaO in Anteilen > 5 Gew.-%, vorzugsweise > 10 Gew.-% und besonders bevorzugt SiO₂, TiO₂, Li₂O MgO, CaO, BaO, B₂O₃, Al₂O₃, La₂O₃, Y₂O₃ und/oder Sc₂O₃ in Anteilen > 5 Gew.-%, vorzugsweise > 10 Gew.-%.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 12 bis 14 dadurch gekennzeichnet, dass sich das vorgeschmolzene Oxidglas in einer inerten Form, insbesondere einer Graphitform, einer mit Bornitrid beschichteten Form oder in einer mit Bornitrid beschichteten Graphitform befindet.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren bei einem Druck von > 10 bar, vorzugsweise > 100 bar durchgeführt wird.
Vorrichtung zur Oberflächenmodifikation eines Glaskörpers, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Mittel zur Aufnahme des Glaskörpers, Mittel zu Aufnahme wenigstens eines Reaktanten, Mittel zur Druckerhöhung und/oder Mittel zur Temperaturerhöhung aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine HIP-Vorrichtung (Heiß-Isostatische-Presse) ist.
Verwendung eines nach den Ansprüchen 1 bis 11 modifizierten Glaskörpers oder eines nach den Ansprüchen 12 bis 16 hergestellten Glaskörpers als Kochfläche, Sichtscheibe, Displayglas, optisches Element, für die Herstellung von Lampenkolben, insbesondere für die Herstellung von hochbelasteten Halogenlampenkolben, für die Herstellung von Behältnissen, insbesondere von Behältnissen die als Primärverpackungen für die pharmazeutische Produkte dienen.