DE102004056934A1

DE102004056934A1 - Verfahren zum Herstellen von witterungsbeständigen Volumenbauteilen für darstellende Anwendungen im Freiland

Info

Publication number: DE102004056934A1
Application number: DE200410056934
Authority: DE
Inventors: Thorsten Dr. Döhring; Eckart DÖRING; Ralf Reiter; Ansgar Karnehm; Volker Dr. Wittmer
Original assignee: Schott AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2004-11-22
Filing date: 2004-11-22
Publication date: 2006-05-24

Abstract

Es wird eine neuartige Verwendung eines Glases oder einer Glaskeramik als Material zur Herstellung von witterungsbeständigen Volumenbauteilen für darstellende Anwendungen im Freiland angegeben, wie etwa zur Herstellung von Monumenten, Gedenktafeln, Plastiken, Grabsteinen und dergleichen, wobei das Material zwischen -30 DEG C und +70 DEG C einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von höchstens 6 È 10·-6·/K, bevorzugt von höchstens 4,3 È 10·-6·/K, besonders bevorzugt von höchstens 2,1 È 10·-6·/K, aufweist. Die hydrolytische Beständigkeit liegt bevorzugt in der Klasse 1. Derartige Volumenbauteile können vorteilhaft beispielsweise als Grabsteine verwendet werden und können aus produktionsbedingt anfallenden Scherben aus der Herstellung von Gläsern oder Glaskeramiken oder aus Recyclingmaterial kostengünstig hergestellt werden.

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung eines Glases oder einer Glaskeramik als Material zur Herstellung von witterungsbeständigen Volumenbauteilen für darstellende Anwendungen im Freiland, wie etwa zur Herstellung von Monumenten, Gedenktafeln, Plastiken, Grabsteinen und dergleichen. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen von witterungsbeständigen Volumenbauteilen für darstellende Anwendungen im Freiland, wie etwa zur Herstellung von Monumenten, Gedenktafeln, Plastiken, Grabsteinen und dergleichen.
Monumente, Gedenktafeln, Plastiken, Grabsteine und dergleichen werden für Freilandanwendungen aus witterungsbeständigem Material hergestellt. Hierbei hat sich insbesondere Granit als beständiges Material durchgesetzt. Der Nachteil bei der Verwendung etwa von Granit liegt in den teilweisen erheblichen Kosten und der begrenzten Verfügbarkeit dieser natürlichen Ressource, insbesondere in besonderen Farben.

Im Stand der Technik sind verschiedene Grabsteine bekannt, die aus Glas oder mineralischem Material im Gießverfahren hergestellt werden.

So ist etwa aus der DE 100 22 031 A1 ein Grabmal bekannt, das aus einer selbstaushärtenden Keramik gegossen wird, die aus mineralischem Gesteinsmehl und Wasserglasbindemittel besteht.

Aus der JP 705 45 22 ist ein Grabstein bekannt, der durch Glas aus gefärbten Flaschen, wie etwa aus Bierflaschen, Whiskeyflaschen und dergleichen, unter Zusatz von Sand und einem grünen Farbstoff hergestellt ist.

Derartige Materialien weisen jedoch nicht die notwendige Beständigkeit auf, um den starken Witterungseinflüssen dauerhaft zu widerstehen, denen derartige Bauteile im Laufe der Zeit ausgesetzt sind.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von witterungsbeständigen Volumenbauteilen für darstellende Anwendungen im Freiland, wie etwa zur Herstellung von Monumenten, Gedenktafeln, Plastiken, Grabsteinen und dergleichen anzugeben, womit eine hohe Witterungsbeständigkeit erzielbar ist, die mit der von natürlichen Steinen vergleichbar ist. Hierbei soll eine möglichst einfache und kostengünstige Herstellung ermöglicht sein und gleichzeitig die Möglichkeit bestehen, die Volumenbauteile in ihren Dimensionen und in ihren Farbgebungen an verschiedene Forderungen anzupassen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Herstellen von witterungsbeständigen Volumenbauteilen für darstellende Anwendungen im Freiland gelöst, wie etwa zur Herstellung von Monumenten, Gedenktafeln, Plastiken, Grabsteinen und dergleichen, bei dem aus Rohstoffen eine Glasschmelze hergestellt, die Schmelze in eine Form gegossen und anschließend abgekühlt und ggf. einer Wärmebehandlung unterzogen wird, wobei die Zusammensetzung und/oder die Wärmebehandlung so ausgewählt wird, dass das sich ergebende Volumenbauteil zwischen –30°C und +70°C einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von höchstens 6·10^–6/K, bevorzugt von höchstens 4,3·10^–6/K, besonders bevorzugt von höchstens 2,1·10^–6/K aufweist.

Ferner wird mit der Erfindung eine vorteilhafte Verwendung eines Glases oder einer Glaskeramik als Material zur Herstellung von witterungsbeständigen Volumenbauteilen für darstellende Anwendungen im Freiland, wie etwa zur Herstellung von Monumenten, Gedenktafeln, Plastiken, Grabsteinen und dergleichen angegeben, wobei das Material zwischen –30°C und +70°C einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von höchstens 6·10^–6/K, bevorzugt von höchstens 4,3·10^–6/K, besonders bevorzugt von höchstens 2,1·10^–6/K aufweist.

Die Aufgabe der Erfindung wird auf diese Weise vollkommen gelöst.

Verwendet man nämlich ein derartiges Glas oder eine derartige Glaskeramik zur Herstellung solcher Bauteile, so ist durch den niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, der deutlich geringer als derjenige etwa von Fensterglas oder Flaschenglas ist, eine ausreichend hohe Beständigkeit gewährleistet, um auch bei großvolumigen Bauteilen mit einer Stärke von 10 cm oder mehr eine dauerhaft gute Beständigkeit gegen Temperaturschwankungen und Witterungseinflüsse zu gewährleisten.

Es wurde festgestellt, dass bei Gläsern mit höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten die Tendenz zur Rissbildung insbesondere bei schnellen Temperaturwechseln sowie in Verbindung mit Wasser bei Temperaturen um den Gefrierpunkt und um den Taupunkt herum stark zunimmt, so dass derartige Materialien keine ausreichende Beständigkeit aufweisen.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird ein Material verwendet, das eine hydrolytische Beständigkeit nach ISO 719 von mindestens Klasse 3, bevorzugt von Klasse 2, besonders bevorzugt von Klasse 1 aufweist.

Auf diese Weise wird auch eine hohe Beständigkeit gegen Umwelteinflüsse, wie starkem Regen, Taubildung, hoher Luftfeuchtigkeit, saurem Regen und dergleichen gewährleistet.

Eine erste Gruppe von Materialien, die sich für derartige Anwendungen eignet, besteht in Borosilikatgläsern, wie etwa Duran^®, Pyrex^®, Suprax^®, Ohara-E-6^®.

Derartige Borosilikatgläser weisen eine hohe Stabilität gegenüber Temperaturschwankungen auf und gleichzeitig eine hohe hydrolytische Beständigkeit. Die thermischen Ausdehnungskoeffizienten derartiger Gläser liegen unterhalb von 4,3·10^–6/K, beispielsweise etwa bei 3,3·10^–6/K im Temperaturbereich zwischen –30°C und +70°C.

Damit sind derartige Borosilikatgläser auch zur Herstellung von großvolumigen Bauteilen geeignet, die starken Witterungseinflüssen im Freiland ausgesetzt sind.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Material ein gegossenes Material.

Auf diese Weise ist eine besonders einfache und kostengünstige Formgebung ermöglicht.

In einer alternativen Ausführung der Erfindung ist das Material ein gesintertes Material.

Diese Ausführung hat den Vorteil, dass in Folge der Vermeidung des Schmelzzustandes weitgehende Freiheit beim Zusatz von Farbstoffen und sonstigen Zusatzstoffen besteht, da die bei schmelztechnologisch hergestellten Formkörpern vorliegende Bedingung, dass sich die Zusatzstoffe in der Schmelze lösen, nicht mehr eingehalten werden muss. Es besteht daher bei einem derartigen Herstellungsverfahren eine besonders große Freiheit in der optischen und farblichen Gestaltung der herzustellenden Volumenbauteile.

Grundsätzlich kann die Sinterung durch Kaltpressen und nachfolgende Wärmebehandlung oberhalb der Glas-Transformationstemperatur oder durch Drucksintern erreicht werden. In Folge des größeren Aufwandes durch Pressen oder Drucksintern eignet sich eine derartige Herstellung in der Regel für Sonderanwendungen, bei denen beispielsweise besondere Farbgebungen im Vordergrund stehen, die sich mit gusstechnologisch hergestellten Gläsern oder Glaskeramiken nur schwer erzielen lassen.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das verwendete Material ein durch eine Temperaturbehandlung zumindest teilweise keramisiertes Material.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass Glaskeramiken im Vergleich zu Gläsern nochmals deutlich geringere thermische Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, die je nach Zusammensetzung und Temperaturbehandlung unterhalb von 2,1·10^–6/K oder sogar in weiten Bereichen nahe 0 liegen können.

In diesem Zusammenhang sind Glaskeramiken, wie etwa Lithium-Aluminium-Silikat-Glaskeramik (LAS-Glaskeramik) und artverwandte Materialien bekannt, die eine besonders hohe Temperaturwechselbeständigkeit aufweisen. Hierzu gehören beispielsweise Ceran^®, Robax^® oder Zerodur^®, die von der Anmelderin vertrieben werden.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht das Material zumindest teilweise aus recyceltem Glas oder recycelter Glaskeramik.

Es kann sich hierbei etwa um Abfälle aus der Herstellung oder um eine Wiederverwertung von Gläsern oder Glaskeramiken handeln.

Auf diese Weise können ohnehin anfallende Abfälle vorteilhaft wiederverwertet werden, so dass sich eine besonders kostengünstige Herstellung ergibt und eine Belastung der Umwelt vermieden wird.

Die erfindungsgemäßen Volumenteile weisen vorzugsweise eine Dicke von mindestens 3 cm, vorzugsweise von mindestens 6 cm, weiter bevorzugt von mindestens 10 cm, besonders bevorzugt von mindestens 15 cm auf.

Bei derartigen Dicken lassen sich die Vorteile des erfindungsgemäßen Materials für derartige Anwendungen besonders gut nutzen. Je größer das Volumen, insbesondere je größer die Dicke des betreffenden Bauteils, desto stärker sind nämlich die Probleme, die bei der Verwendung von herkömmlichen Materialien, wie etwa von recyceltem Flaschenglas, auftreten.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden dem Material färbende Zusätze zugesetzt, wie etwa Zusätze zur ionischen Färbung, zur Kolloidfärbung, zur Kristallfärbung oder zur Mischkristallfärbung.

Hierbei kann es sich beispielsweise um Vanadiumoxid, Chromoxid, Manganoxid, Eisenoxid, Kobaltoxid, Nickeloxid, Kupferoxid, Ceroxid, Praseodymoxid, Neodymoxid, Erbiumoxid handeln (zur ionischen Färbung), um Platin, Gold, Silber (zur Kolloidfärbung), um Metall-Sulfide wie etwa Cadmiumsulfid, Zinksulfid, um Metall-Selenide, wie etwa Cadmiumselenid, Zinkselenid, um Metall-Telluride oder Mischungen hiervon handeln.

Soweit das erfindungsgemäße Material schmelztechnologisch hergestellt wird, so lösen sich diese Zusätze in der Glasschmelze und können zu besonderen Farbgebungen genutzt werden. Vorzugsweise werden hierbei die Zugaben auf maximal etwa je 5 bzw. 2 oder 1 Gew.-% begrenzt, je nach der Art des Zusatzes. Bei schwach färbenden Zusätzen sind teilweise auch größere Gewichtsanteile möglich.

Um die hydrolytische Beständigkeit nicht nachteilig zu beeinflussen, kann es von Vorteil sein, nur solche färbenden Zusätze in solchen Mengen zuzusetzen, in denen eine vollständige Lösung in der Glasschmelze erreicht wird.

Wie bereits erwähnt, kann es sich bei dem Material um eine Lithium-Aluminium-Silikat-Glaskeramik handeln.

Diese kann etwa die Bestandteile Li₂O, Na₂O, Al₂O₃, Si₂O, ZrO₂, TiO₂ enthalten.

Darüber hinaus können Bestandteile zugesetzt sein, die aus der durch die folgenden Bestandteile gebildeten Gruppe ausgewählt sind: BaO, ZnO, MgO, CeO₂, Sb₂O₃, SnO₂, As₂O₃, Fe₂O₃, NiO, CoO, MnO₂, V₂O₅, P₂O₅, K₂O und Cr₂O₃.

Die Eigenschaften der Materialien können so in weiten Grenzen angepasst werden.

Bei der schmelztechnologischen Herstellung werden die verwendeten Rohstoffe zunächst erschmolzen, die Schmelze in einer Form gegossen und anschließend abgekühlt und ggf. einer Wärmebehandlung unterzogen.

Bestehen hierbei die verwendeten Rohstoffe ganz oder teilweise aus recyceltem Material etwa aus der Herstellung oder Wiederverwertung von Gläsern oder Glaskeramiken, so wird das recycelte Material vorzugsweise zunächst zerkleinert, insbesondere gemahlen und dann ggf. unter Zusatz von anderen Rohstoffen zur Glasherstellung, wie etwa Läutermitteln, oder färbenden Verbindungen erschmolzen.

Werden beispielsweise Rohstoffe zur Herstellung von Lithium-Aluminium-Silikat-Glaskeramiken (LAS-Glaskeramiken) verwendet, so lassen sich durch gezielte Wärmebehandlungen besondere Farbgebungen erzielen.

Wird die Wärmebehandlung beispielsweise derart durchgeführt, dass sich hierbei überwiegend Hochquarz-Mischkristalle als Kristallanteile ergeben, so hat diese Glaskeramik eine transparente leicht gelb-bräunliche Färbung. Nach Zugabe von Farbzusätzen kann auch eine typischerweise dunkle, schwärzliche Färbung erzielt werden, die für viele Anwendungen, wie beispielsweise für Grabsteine, besonders vorteilhaft ist.

Andererseits lassen sich derartige LAS-Glaskeramiken durch eine gezielte Wärmebehandlung auch in eine Glaskeramik mit einem überwiegenden Keatit-Mischkristallanteil umwandeln. In diesem Fall besitzt das so hergestellte Produkt eine weißliche oder gräuliche Färbung, die gleichfalls für bestimmte Anwendungen besonders vorteilhaft sein kann.

Die erfindungsgemäß hergestellten Volumenbauteile können nach ihrer Herstellung durch Gießen oder Sintern mechanisch bearbei tet werden, etwa durch Sägen, Wasserstrahlschneiden, Schleifen, Bohren, Fräsen, Läppen oder Polieren.

Ferner können die Bauteile durch Gravieren, Sandstrahlen, Säureätzung, Bemalen, Einbrennen von Glasfarben, Glasieren, Emaillieren usw. behandelt werden. Auch können Laserstrahlen genutzt werden, um lokale Materialumwandlungen zu erzielen, so dass besondere optische Effekte erreicht werden können.

Die erfindungsgemäßen Volumenbauteile können vorteilhaft so hergestellt werden, dass sie vollständig oder überwiegend opak sind, so dass etwa eine Anbringung von Befestigungselementen verdeckt erfolgen kann. Andererseits kann die optische Durchlässigkeit so eingestellt werden, dass sich gezielte Beleuchtungseffekte ergeben können, sofern dies gewünscht ist.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele.
Beispiel 1

Es werden Produktionsabfälle aus der Herstellung von Zerodur^® verwendet, die grundsätzlich folgende Zusammensetzung aufweisen können (in Gew.-% auf Oxidbasis):

SiO₂	50-75
Al₂O₃	17-30
Li₂O	2–8
B₂O₃	0–5
P₂O₅	0–15
SnO₂ + ZrO₂ + TiO₂	0–7
Na₂O + K₂O + Cs₂O	0–6
CaO + MgO + SrO + BaO + ZnO	0–8
Läutermittel wie Sb₂O₃, As₂O₃, SnO₂, CeO₂, Sulfat- oder Chloridverbindungen	0–3
Färbende Oxide wie V₂O₅, Cr₂O₃, MnO, Fe₂O₃, CoO, NiO	0–5

Hierbei kann es sich beispielsweise um folgende Zusammensetzung handeln:

SiO₂ 55,4

Al₂O₃ 25,4

P₂O₅ 7,2

Li₂O 3,7

Na₂O 0,2

MgO 1,0

ZnO 1,6

TiO₂ 2,3

ZrO₂ 1,8

As₂O₃ 0,6.
Diese Reststücke werden vermahlen und in einer Schmelzwanne bei einer Temperatur zwischen etwa 1.600°C und 1.700°C erschmolzen und geläutert. Hieraus werden Gussteile durch Gießen in eine Form hergestellt und bis auf Raumtemperatur kontrolliert abgekühlt. Anschließend wird mit einem Temperaturprogramm durch kontrollierte Kristallisation eine Keramisierung durchgeführt. Hierzu erfolgt beispielsweise zunächst eine Aufheizung auf 750°C, ein Halten über eine gewisse Dauer bei 750°C, dann ein Aufheizen mit 1 K/min bis auf 850°C, ein Halten bei dieser Temperatur über eine Dauer von einer Stunde, dann ein Aufheizen mit 4 K/min auf 1.000°C und ein Halten bei dieser Temperatur über eine Zeitdauer von vier Stunden, bevor wieder eine gesteuerte Abkühlung auf Raumtemperatur mit 4 K/min erfolgt. Die Heiz- und Kühlraten sind hierbei auf die Bauteilgröße abzustimmen.
Durch ein solches Temperaturprogramm wird das Ausgangsmaterial weitgehend vollständig in eine Keatit-Glaskeramik umgewandelt, die weitgehend opak ist und eine weißliche bis gräuliche Farbe aufweist. Das so hergestellte Volumenbauteil kann mechanisch bearbeitet werden, zum Beispiel gesägt, geschliffen, gefräst, geläppt, gebohrt und poliert werden, um die gewünschte Oberflächenstruktur und -form zum Beispiel für einen Grabstein zu erhalten. Inschriften können zum Beispiel durch Gravur mit den bei Steinmetzen üblichen Verfahren erzeugt werden. Darüber hinaus kann beispielsweise auch ein Bemalen und Einbrennen mit Glasdekorfarben bzw. Emaillen durchgeführt werden.
Das so hergestellte Volumenbauteil weist einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten im Temperaturbereich von –30°C und +70°C auf, der bei höchstens 2,1·10^–6/K liegt, meist im Bereich von etwa 1,5·10^–6/K oder darunter. Die hydrolytische Beständigkeit eines solchen Volumenbauteils bestimmt nach ISO 719 liegt in der Klasse 1.
Ein derartiges Volumenbauteil weist eine äußerst gute Witterungsbeständigkeit auf und ist hervorragend für Freilandanwendungen geeignet.
Beispiel 2
Unter sonst gleichen Bedingungen wie beim Beispiel 1 werden der Glasschmelze zusätzlich färbende Oxide zugesetzt, wie beispielsweise Fe₂O₃. Mit bis zu etwa 1 Gew.-% unter sonst gleichen Bedingungen weist das hergestellte Volumenbauteil je nach Menge des zugesetzten Eisenoxids eine grünliche bis bräunliche Färbung auf.
Beispiel 3
Es werden produktionsbedingt anfallende Scherben aus der Herstellung von Glaskeramik-Kochflächen, die von der Anmelderin unter der Marke Ceran^® vertrieben werden, verwertet. Hierbei kann es sich beispielsweise um Bauteile mit folgender Zusammensetzung (in Gew.-% auf Oxidbasis) handeln:

SiO₂ 64

Al₂O₃ 21,3

Li₂O 3,5

Na₂O 0,6

K₂O 0,5

BaO 2,5

CaO 0,2

MgO 0,1

ZnO 1,5

TiO₂ 2,3

ZrO₂ 1,6

MnO₂ 0,65

Fe2O5 0,23

CoO 0,37

NiO 0,65

Sb₂O₃ 0,85.
Die Rohteile werden vermahlen und in einer Schmelzwanne zwischen 1.500°C und 1.600°C erschmolzen, wobei zur Läuterung die Temperatur auf etwa 1.650°C angehoben wird und zur Homogenisierung die Temperatur auf etwa 1.500°C abgesenkt wird. Zur Formgebung wird die Schmelze in eine gut isolierte Form abgegossen, die auf 1.200°C vorgeheizt wird. Anschließend erfolgt eine schnelle Abkühlung bis auf eine Temperatur oberhalb der Glastransformationstemperatur T_g, also beispielsweise bis auf etwa 700°C innerhalb von relativ kurzer Zeit. In einer sich darin anschließenden Phase erfolgt eine gesteuerte Abkühlung auf Raumtemperatur mit ausreichend niedriger Abkühlgeschwindigkeit, um Rissbildungen zu vermeiden, wozu je nach Abmessungen des Glasblockes eine Kühlrate von höchstens 1,0 K/min oder darunter verwendet wird.
Der so hergestellte Glasblock wird nunmehr mittels eines Temperaturprogramms derart keramisiert, dass als überwiegende Kristallphase Hochquarz-Mischkristalle entstehen.
Hierzu kann der Glasblock beispielsweise zunächst auf etwa 800°C und zur Keimbildung über eine Zeitdauer von etwa 30 Minuten gehalten werden. Anschließend erfolgt eine Temperaturerhöhung mit beispielsweise 0,5 K/min auf 890°C zur Keramisierung. Beispielsweise bei einer Haltedauer von einer Stunde erfolgt eine Ausbildung überwiegend von Hochquarz-Mischkristallen. Ausgehend von dieser Temperatur erfolgt eine relativ schnelle Abkühlung bis auf eine Temperatur oberhalb von T_g, beispielsweise bis auf 700°C, von dort aus eine kontrollierte Abkühlung auf Raumtemperatur mit beispielsweise 1 K/min, um Rissbildungen zu vermeiden.
Ein so hergestelltes Volumenbauteil weist eine schwärzliche Färbung bei einer gewissen Transluzenz auf. Bei größerer Stärke von zum Beispiel 10 cm erscheint das Bauteil jedoch insgesamt weitgehend undurchsichtig.
Der thermische Ausdehnungskoeffizient eines derartigen Bauteils im Bereich zwischen –30°C und +70°C liegt in der Größenordnung von etwa 0,5·10^–6/K oder darunter.
Beispiel 4
Bei sonst gleichen Bedingungen wie bei dem zuvor genannten Beispiel werden beim Erschmelzen die Zusätze (a) V₂O₅, (b) MoO₃, (c) Fe₂O₃, (d) CeO₂, (e) CoO, NiO, Cr₂O₃ gemacht, wobei in den Fällen (a) bis (d) jeweils etwa 0,8 Gew.-% zugesetzt werden und im Fall (e) etwa 0,3 Gew.-% jeder einzelnen färbenden Komponente.
Die Gläser werden unter sonst gleichen Bedingungen erschmolzen und keramisiert, wobei die Keramisierungstemperatur jedoch auf etwa 1.000°C bei gleicher Heizdauer angehoben wird.
Auf diese Weise lassen sich Volumenbauteile erzielen, die gemäß (a) eine hellgraue, gemäß (b) eine blaugraue, gemäß (c) eine gelb-/grünliche, gemäß (d) eine beige und gemäß (e) eine blaugrüne Färbung aufweisen.
Die so hergestellte Glaskeramik weist Keatit-Mischkristalle als überwiegende Kristallphase sowie Hochquarz-Mischkristalle als weitere Kristallphase auf.
Eine mechanische Bearbeitung kann sowohl vor, als auch nach der Keramisierung durchgeführt werden.
Ferner kann selbstverständlich auch ausgehend vom Gießen des Glasblockes sofort ein Keramisierungsprogramm angeschlossen werden.
Es versteht sich ferner, dass bei sämtlichen der vorstehend genannten Beispiele nicht nur recyceltes Material zu 100% oder in beliebigen Prozentsätzen darunter verwendet werden kann, sondern dass natürlich auch die üblichen Rohstoffe zur Glasherstellung verwendet werden können, ohne dass recyceltes Material zugesetzt wird.
Beispiel 5
Es werden produktionsbedingt anfallende Scherben aus der Herstellung eines Borosilikatglases, wie beispielsweise Duran^® oder Recyclingglas verwendet. Es kann sich hierbei etwa um ein Glas mit folgender Zusammensetzung handeln (auch in Gew.-% auf Oxidbasis):

SiO₂ 81

B₂O₃ 13

Na₂O + K₂O 4

Al₂O₃ 2.
Glasscherben werden vermahlen und mit färbenden Zusätzen vermischt, wobei beispielsweise je etwa 0,5 Gew.-% an CoO, NiO und Cr₂O₃ zugesetzt werden.
Anschließend erfolgt ein Erschmelzen in einer geeigneten Wanne bei Temperaturen von ca. 1.200°C. Zur Formgebung wird die Schmelze in eine gut isolierte Form abgegossen, die in geeigneter Weise vorgeheizt wird. Anschließend erfolgt eine relativ schnelle Abkühlung bis auf eine Temperatur oberhalb der Glastransformationstemperatur, also beispielsweise auf etwa 650°C, während ausgehend von dieser Temperatur eine gesteuerte Abkühlung bis auf Raumtemperatur erfolgt, um in Abhängigkeit von der Größe des Glasblocks eine Rissbildung zu vermeiden. Hierbei wird je nach Größe des Glasblocks eine Abkühlgeschwindigkeit von 1 K/min oder darunter verwendet.
Das so hergestellte Volumenbauteil aus gefärbtem Borosilikatglas weist eine blaugrünliche Färbung auf und ist bei ausreichender Dicke von beispielsweise 10 cm oder darüber kaum noch transparent.
Die hydrolytische Beständigkeit dieses Borosilikatglases liegt wie bei sämtlichen vorgenannten Beispielen in der Klasse 1 nach ISO 719.
Der thermische Ausdehnungskoeffizient liegt bei etwa 3,3 × 10^–6/K im Bereich zwischen –30°C und +70°C.
Bei sämtlichen der vorgenannten Beispiele wird ein ausreichend geringer thermischer Ausdehnungskoeffizient erhalten, der bei den Glaskeramiken unterhalb von 2,1·10^–6/K liegt und bei den Gläsern unterhalb von 4,3·10^–6/K, im aufgezeigten Beispiel bei 3,3·10^–6/K, liegt. Die hydrolytische Beständigkeit der hergestellten Volumenbauteile liegt sämtlich in der Klasse 1.
Bei geeigneten Abkühlbedingungen lassen sich somit auch sehr großvolumige, rissfreie Bauteile herstellen, die eine hohe Witterungsbeständigkeit aufweisen welche im Langzeitvergleich beispielsweise mit der von Stein ohne weiteres vergleichbar ist. Die gewünschten Färbungen lassen sich je nach Art und Menge der verwendeten färbenden Zusätze in weiten Bereichen variieren.

Claims

Verwendung eines Glases oder einer Glaskeramik als Material zur Herstellung von witterungsbeständigen Volumenbauteilen für darstellende Anwendungen im Freiland, wie etwa zur Herstellung von Monumenten, Gedenktafeln, Plastiken, Grabsteinen, wobei das Material zwischen –30°C und +70°C einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von höchstens 6·10^–6/K, bevorzugt von höchstens 4,3·10^–6/K, besonders bevorzugt von höchstens 2,1·10^–6/K aufweist.
Verwendung nach Anspruch 1, bei der das Material eine hydrolytische Beständigkeit nach ISO 719 von mindestens Klasse 3, bevorzugt von Klasse 2, besonders bevorzugt von Klasse 1 aufweist.
Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Material ein Borosilikatglas, wie etwa Duran^®, Pyrex^®, Suprax^®, Ohara E-6^®, ist.
Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Material ein gegossenes Material ist.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Material ein gesintertes Material ist.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1, 2, 4 oder 5, bei dem das Material ein durch eine Temperaturbehandlung zumindest teilweise keramisiertes Material ist.
Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Material zumindest teilweise aus recyceltem Glas oder recycelter Glaskeramik besteht.
Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Herstellung von Volumenteilen mit einer Dicke von mindestens 3 cm, vorzugsweise von mindestens 6 cm, weiter bevorzugt von mindestens 10 cm, besonders bevorzugt von mindestens 15 cm.
Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Material färbende Zusätze, wie etwa Zusätze zur ionischen Färbung, zur Kolloidfärbung, zur Kristallfärbung oder zur Mischkristallfärbung, enthält.
Verwendung nach Anspruch 9, bei dem die färbenden Zusätze Vanadiumoxid, Chromoxid, Manganoxid, Eisenoxid, Kobaltoxid, Nickeloxid, Kupferoxid, Ceroxid, Praseodymoxid, Neodymoxid, Erbiumoxid, Platin, Gold, Silber, Metall-Sulfide, Metall-Selenide, Metall-Telluride oder Mischungen hiervon enthalten.
Verwendung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, bei dem das Material eine Lithium-Aluminium-Silikat-Glaskeramik ist.
Verwendung nach Anspruch 11, bei das Material zumindest die Bestandteile SiO₂, Li₂O, Na₂O, Al₂O₃, ZrO₂, TiO₂ enthält.
Verwendung nach Anspruch 12, bei der das Material zusätzlich zumindest einen weiteren Bestandteil enthält, der aus der durch die folgenden Bestandteile gebildeten Gruppe ausgewählt ist: BaO, ZnO, MgO, CeO₂, Sb₂O₃, SnO₂, As₂O₃, Fe₂O₃, P₂O₅, NiO, CoO, MnO₂, V₂O₅ und Cr₂O₃, B₂O₃, K₂O, Cs₂O.
Verfahren zum Herstellen von witterungsbeständigen Volumenbauteilen für darstellende Anwendungen im Freiland, wie etwa zur Herstellung von Monumenten, Gedenktafeln, Plastiken, Grabsteinen, bei dem aus Rohstoffen eine Glasschmelze hergestellt wird, die Schmelze in eine Form gegossen und anschließend abgekühlt und ggf. einer Wärmebehandlung unterzogen wird, wobei die Zusammensetzung und/oder die Wärmebehandlung so ausgewählt wird, dass das sich ergebende Volumenbauteil zwischen –30°C und +70°C einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von höchstens 6·10^–6/K, bevorzugt von höchstens 4,3·10^–6/K, besonders bevorzugt von höchstens 2,1·10^–6/K aufweist.
Verfahren nach Anspruch 14, bei dem Rohstoffe verwendet werden, die zumindest teilweise aus recyceltem Material aus der Herstellung oder Wiederverwertung von Gläsern oder Glaskeramiken bestehen.
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem das recycelte Material zerkleinert, insbesondere gemahlen wird, und dann ggf. unter Zusatz von anderen Rohstoffen zur Glasherstellung, wie etwa Läutermitteln, erschmolzen wird.
Verfahren nach Anspruch 14, 15 oder 16, bei dem den Rohstoffen färbende Zusätze, wie etwa Vanadiumoxid, Chromoxid, Manganoxid, Eisenoxid, Kobaltoxid, Nickeloxid, Kupferoxid, Ceroxid, Praseodymoxid, Neodymoxid, Erbium oxid oder dergleichen zugesetzt werden, die sich in der Glasschmelze lösen oder die eine Kolloidfärbung bewirken.
Verfahren nach Anspruch 17, bei dem höchstens 5 Gew.-%, vorzugsweise höchstens 2%, und besonders bevorzugt höchstens 1 Gew.-% von in der Glasschmelze löslichen färbenden Zusätzen zugesetzt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, bei dem Rohstoffe zur Herstellung einer Lithium-Aluminium-Silikatglaskeramik verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 19, bei dem das Material nach dem Schmelzen in eine Form gegossen und einer Wärmebehandlung zur Erzeugung einer Glaskeramik unterzogen wird.
Verfahren nach Anspruch 20, bei dem das Material eine Wärmebehandlung zur Erzeugung einer Glaskeramik mit überwiegender Hochquarz-Mischkristallphase unterzogen wird.
Verfahren nach Anspruch 20, bei dem das Material einer Wärmebehandlung zur Erzeugung einer Glaskeramik mit überwiegender Keatit-Kristallphase unterzogen wird.
Verfahren zum Herstellen von witterungsbeständigen Volumenbauteilen für darstellende Anwendungen im Freiland, wie etwa zur Herstellung von Monumenten, Gedenktafeln, Plastiken, Grabsteinen, bei dem aus Glas oder Glaskeramik durch Mahlen eine Fritte hergestellt wird, die ggf. mit anderen Zusatzstoffen, wie etwa Bindemittel oder färbenden Zusätzen vermischt wird und dann gesintert wird, wobei das sich ergebende Volumenbauteil zwischen –30°C und +70°C ergebende Volumenbauteil zwischen –30°C und +70°C einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von höchstens 6·10^–6/K bevorzugt von höchstens 4,3·10^–6/K, besonders bevorzugt von höchstens 2,1·10^–6/K aufweist.
Verfahren nach Anspruch 22, bei dem die Fritte zumindest teilweise aus recyceltem Material aus der Herstellung oder Wiederverwertung von Gläsern oder Glaskeramiken hergestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 24, bei dem das Volumenbauteil nach dem Gießen oder Sintern mechanisch bearbeitet wird, insbesondere durch Sägen, Wasserstrahlschneiden, Schleifen, Bohren, Fräsen, Läppen oder Polieren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 25, bei dem das Volumenbauteil durch Gravieren, Sandstrahlen, Säureätzung, Bemalen, Einbrennen von Glasfarben oder durch Laserstrahlung behandelt wird.