DE102008054386B3 - Transparent low-density glass-ceramic and its use - Google Patents

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Abstract

Es wird eine transparente Glaskeramik mit niedriger Dichte im System LiO-AlO- SiOmit Hochquarzmischkristall als Hauptkristallphase beschrieben, die eine Dichte ρ von unter 2,5 g · cmbesitzt und in Gew.-% auf Oxidbasis enthält: 3 - 4,5 LiO, 18 - 24 AlO, 55 - 70 SiO, 0,1 - < 2,3 TiO, 0,1 - < 1,8 ZrO, 0,2 - 4 ΣTiO+ ZrO, 0 - 1,5 BaO, 1 - 6 ΣMgO + ZnO, > 4 - 10 BO, 0 - < 1 ΣNaO + KO, 0 - 1,5 übliche Läutermittel (SnO, AsO, SbO, CeO). Die Glaskeramik hat einen Helligkeitswert von Y (A/2°) gemäß DIN 5031 von größer 80, insbesondere größer 87.A low-density transparent glass-ceramic is described in the LiO-AlO-SiO system with high-quartz mixed crystal as the main crystal phase, which has a density ρ of less than 2.5 g.cm and contains in% by weight on an oxide basis: 3 - 4.5 LiO, 18 - 24 AlO, 55 - 70 SiO, 0.1 - <2.3 TiO, 0.1 - <1.8 ZrO, 0.2 - 4 ΣTiO + ZrO, 0 - 1.5 BaO, 1-6 ΣMgO + ZnO ,> 4 - 10 BO, 0 - <1 ΣNaO + KO, 0 - 1.5 conventional refining agents (SnO, AsO, SbO, CeO). The glass ceramic has a brightness value of Y (A / 2 °) according to DIN 5031 of greater than 80, in particular greater than 87.

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine transparente Glaskeramik mit niedriger Dichte.object The invention is a transparent glass ceramic with low density.

Es ist bekannt, dass sich die Dichte von Glaskeramiken des Li2O-Al2O3-SiO2-Systems mit Hochquarzmischkristall als Hauptkristallphase bei gleicher Zusammensetzung und gleichem Kristallphasenanteil in geringem Umfang variieren lässt, da sich durch das Keramisierungsprogramm die Schrumpfung (Compaction), der das Ausgangsglas während der Keramisierung unterliegt, in geringem Maße beeinflussen lässt. Die Dichte der herkömmlichen Glaskeramiken aus dem System Li2O-Al2O3-SiO2 mit Hochquarzmischkristall als Hauptkristallphase liegt trotz aller Maßnahmen jedoch stets oberhalb von 2,5 g·cm–3, so besitzt z. B. die unter dem Namen Zerodur® von der Firma Schott AG insbesondere für optische Anwendungen vertriebene Glaskeramik eine Dichte von 2,53 g·cm–3.It is known that the density of glass ceramics of the Li 2 O-Al 2 O 3 -SiO 2 system with high quartz mixed crystal as the main crystal phase can be varied to a small extent with the same composition and crystal phase proportion, since the ceramization program causes shrinkage (compaction). , which influences the starting glass during the ceramification, to a small extent. The density of the conventional glass-ceramics from the system Li 2 O-Al 2 O 3 -SiO 2 with high quartz mixed crystal as the main crystal phase is, however, always above 2.5 g · cm -3 despite all measures. As the product marketed under the name Zerodur ® by Schott AG in particular for optical applications glass-ceramic has a density of 2.53 g · cm -3.

Will man eine Glaskeramik im System Li2O-Al2O3-SiO2 mit Hochquarzmischkristall als Hauptkristallphase mit niedrigerer Dichte als 2,5 g ·cm–3 herstellen, so muss eine neue Zusammensetzung für diese Glaskeramik gefunden werden. Aus EP 1 840 093 A1 ist eine Glaskeramik mit einer β-Spodumen-Hauptkristallphase bekannt, mit der eine Dichte von unter 2,5 g·cm–3 nicht erreicht werden kann.If it is desired to produce a glass ceramic in the Li 2 O-Al 2 O 3 -SiO 2 system with high quartz mixed crystal as the main crystal phase with a density lower than 2.5 g · cm -3 , a new composition for this glass ceramic must be found. Out EP 1 840 093 A1 is a glass-ceramic with a β-spodumene main crystal phase is known, with a density of less than 2.5 g · cm -3 can not be achieved.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Glaskeramik im System Li2O-Al2O3-SiO2 mit Hochquarzmischkristall als Hauptkristallphase zu finden, die eine Dichte von weniger als 2,5 g·cm–3 besitzt. Weiterhin soll die Glaskeramik eine hohe Transparenz und eine geringe Eigenfärbung besitzen.It is the object of the invention to find a glass ceramic in the system Li 2 O-Al 2 O 3 -SiO 2 with high quartz mixed crystal as main crystal phase, which has a density of less than 2.5 g · cm -3 . Furthermore, the glass ceramic should have a high transparency and a low intrinsic color.

Diese Aufgabe wird durch eine Glaskeramik gelöst, die in Gew.-% auf Oxidbasis enthält: Li2O 3–4,5 Al2O3 18–24 SiO2 55–70 TiO2 0,1 – < 2,3 ZrO2 0,1 – < 1,8 ΣTiO2 + ZrO2 0,2–4 BaO 0–1,5 ΣMgO + ZnO 1–6 B2O3 > 5–10 ΣNa2O + K2O 0 – < 1 übliche Läutermittel (SnO2, As2O3, Sb2O3, CeO2) 0–1,5 This object is achieved by a glass ceramic which contains in wt .-% based on oxide: Li 2 O 3-4,5 Al 2 O 3 18-24 SiO 2 55-70 TiO 2 0.1 - <2.3 ZrO 2 0.1 - <1.8 ΣTiO 2 + ZrO 2 0.2-4 BaO 0-1.5 ΣMgO + ZnO 1-6 B 2 O 3 > 5-10 ΣNa 2 O + K 2 O 0 - <1 customary refining agents (SnO 2 , As 2 O 3 , Sb 2 O 3 , CeO 2 ) 0-1.5

Die Oxide Li2O, Al2O3 und SiO2 sind notwendige Bestandteile der Glaskeramik mit Hochquarz- und/oder Keatit-Mischkristallen. Bei Li2O-Gehalten von unter 3 Gew.-% wird der Kristallphasengehalt für die beabsichtigte Anwendung zu niedrig (gewünschter Anteil an Hochquarzmischkristall < 60 Vol.-%), Li2O-Gehalte von über 4,5 Gew.-% erhöhen die Kristallwachstumsgeschwindigkeit und gefährden die Entglasungsstabilität. Bevorzugt werden Li2O-Gehalte zwischen 3 Gew.-% und 4 Gew.-%, da in diesem Bereich ein besonders günstiger Kompromiss zwischen erzielbarem Kristallphasengehalt und ausreichender Entglasungsstabilität besteht. Der Al2O3-Gehalt soll zwischen 18 und 24 Gew.-% liegen. In diesem Bereich besitzt die Schmelze eine genügend niedrige Viskosität, um eine gute Verarbeitbarkeit zu gewährleisten.The oxides Li 2 O, Al 2 O 3 and SiO 2 are necessary constituents of the glass ceramic with high quartz and / or keatite mixed crystals. At Li 2 O contents of less than 3% by weight, the crystalline phase content for the intended application becomes too low (desired proportion of high quartz mixed crystal <60% by volume), Li 2 O contents above 4.5% by weight increase the crystal growth rate and jeopardize the devitrification stability. Li 2 O contents between 3 wt .-% and 4 wt .-% are preferred, since there is a particularly favorable compromise between achievable crystal phase content and sufficient devitrification stability in this area. The Al 2 O 3 content should be between 18 and 24 wt .-%. In this range, the melt has a sufficiently low viscosity to ensure good processability.

Bei Al2O3-Gehalten unter 18 Gew.-% sinkt die erreichbare Keramisierungsgeschwindigkeit und die Transparenz wäre zu niedrig.For Al 2 O 3 contents of less than 18% by weight, the achievable ceramization rate drops and the transparency would be too low.

Bevorzugt wird ein Bereich von 19,5 bis 21,5 Gew.-% für den Al2O3-Gehalt.Preferred is a range of 19.5 to 21.5 wt .-% for the Al 2 O 3 content.

Der SiO2-Gehalt soll zwischen 55 und 70 Gew.-% liegen. Zwar trägt ein hoher SiO2-Gehalt zu einer niedrigeren Dichte bei, dennoch sollte die Obergrenze von 70 Gew.-%, bevorzugt 66 Gew.-% nicht überschritten werden, weil sonst der Temperaturbereich für die Verarbeitung des Grünglases technisch schwerer handhabbare Werte > 1550°C annimmt.The SiO 2 content should be between 55 and 70 wt .-%. Although a high SiO 2 content contributes to a lower density, the upper limit of 70% by weight, preferably 66% by weight, should not be exceeded, because otherwise the temperature range for the processing of the green glass is technically more difficult to handle> 1550 ° C.

Unterschreitet man die Untergrenze von 55 Gew.-% für den SiO2-Gehalt, so sinkt die Keramisierungsgeschwindigkeit. Bevorzugt wird ein Gehalt von mindestens 56 Gew.-% an SiO2.If the lower limit of 55% by weight for the SiO 2 content is undershot, the ceramization rate drops. A content of at least 56% by weight of SiO 2 is preferred.

Es ist bekannt, dass durch die Anwesenheit der Alkalioxide Na2O und K2O die Schmelzbarkeit und das Entglasungsverhalten des Glases bei der Herstellung verbessert werden. Dennoch soll der Gehalt an Na2O und K2O insgesamt unterhalb 1 Gew.-% liegen, da höhere Anteile dieser Oxide den thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Glaskeramik erhöhen. Bevorzugt wird ein Gehalt an Na2O und K2O von insgesamt 0 bis 0,9 Gew.-%, insbesondere von 0,3 bis 0,5 Gew.-%.It is known that the presence of the alkali oxides Na 2 O and K 2 O improves the meltability and the devitrification behavior of the glass during production. Nevertheless, the content of Na 2 O and K 2 O are less than 1 wt .-%, as higher proportions of these oxides increase the thermal expansion coefficient of the glass-ceramic. A content of Na 2 O and K 2 O of from 0 to 0.9% by weight, in particular from 0.3 to 0.5% by weight, is preferred.

Ähnlich positive Wirkungen auf das Einschmelzverhalten zeigen generell auch die Erdalkalioxide CaO und BaO. In der vorliegenden Zusammensetzung soll allerdings bevorzugt kein CaO vorhanden sein, wobei maximal 0,5 Gew.-% toleriert werden können. CaO führt in der vorliegenden Zusammensetzung zu Fremdphasenausscheidungen während der Keramisierung und soll deshalb vermieden werden. Ähnliche Wirkungen auf das Einschmelzverhalten hat auch BaO. Ein höherer BaO-Anteil führt jedoch zu einer Erhöhung der Dichte, so dass der BaO-Anteil maximal 1,5 Gew.-% betragen soll. Bevorzugt wird BaO in Mengen von 0,1 bis 0,8 zugesetzt, um die Schmelzbarkeit und die Transparenz zu verbessern. Ganz besonders bevorzugt soll die Zusammensetzung kein BaO enthalten, was sich jedoch aus Gründen der Einschmelzbarkeit nicht immer verwirklichen lässt.Similarly positive Effects on the melting behavior generally also show the alkaline earth oxides CaO and BaO. In the present composition, however, should preferably no CaO be present, with a maximum of 0.5 wt .-% tolerated can be. CaO leads in the present composition to foreign phase precipitates while the ceramization and should therefore be avoided. Similar Effects on the melting behavior also have BaO. A higher BaO share leads however to an increase the density, so that the BaO content should amount to a maximum of 1.5 wt .-%. Preferably, BaO is added in amounts of from 0.1 to 0.8 to provide meltability and to improve transparency. Especially preferred is The composition does not contain BaO, which, however, for reasons of Fusibility is not always possible.

TiO2 und ZrO2 wirken in an sich bekannter Weise als Keimbildner, dabei soll der TiO2-Gehalt unter 2,3 Gew.-%, der ZrO2-Gehalt unter 1,8 Gew.-% und die Summe von TiO2 + ZrO2 zwischen 0,2 und 4 liegen. Werden diese Grenzen nach unten oder oben überschritten, so ist die Geschwindigkeit der Keimbildnerausscheidung und der resultierende Hochquarzmischkristallgehalt sowie die Transparenz unbefriedigend niedrig. Bevorzugte Mindestmengen für TiO2 bzw. ZrO2 sind 1 Gew.-% TiO2 bzw. 1 Gew.-% ZrO2. Bevorzugt liegt die Summe an TiO2 und ZrO2 zwischen 2 und 4 Gew.-%.TiO 2 and ZrO 2 act as nucleating agents in a manner known per se, with the TiO 2 content being below 2.3% by weight, the ZrO 2 content being below 1.8% by weight and the sum of TiO 2 + ZrO 2 are between 0.2 and 4. If these limits are exceeded below or above, the rate of nucleant precipitation and the resulting high quartz mixed crystal content and transparency are unsatisfactorily low. Preferred minimum amounts for TiO 2 or ZrO 2 are 1% by weight of TiO 2 and 1% by weight of ZrO 2, respectively. Preferably, the sum of TiO 2 and ZrO 2 is between 2 and 4 wt .-%.

Der Anteil an MgO und ZnO ist wegen der verstärkten Einfärbung der Glaskeramik in Verbindung mit Fe2O3-Spurenkonzentrationen auf zusammen 1 bis 6 Gew.-% zu beschränken. Bevorzugt innerhalb dieser Gesamtsumme soll der Gehalt an MgO 0,5 Gew.-% und an ZnO 2,5 Gew.-% nicht überschreiten. Besonders bevorzugt wird ein Gehalt an MgO und ZnO von zusammen 1 Gew.-% bis 2,5 Gew.-%.The proportion of MgO and ZnO is to be limited to a total of 1 to 6 wt .-% because of the increased coloration of the glass ceramic in conjunction with Fe 2 O 3 -Spurenkonzentrationen. Preferably, within this total, the content of MgO 0.5 wt .-% and ZnO should not exceed 2.5 wt .-%. Particularly preferred is a content of MgO and ZnO of from 1 wt .-% to 2.5 wt .-%.

Ein für die Erreichung der niedrigen Dichte wichtiger Bestandteil ist B2O3, da es das Gefüge auflockert und die Verdichtung (Compaction) der Glaskeramik während der Keramisierung verringert. Es soll in Mengen von mehr als 5 Gew.-% bis 10 Gew.-% vorhanden sein. Bei höheren B2O3-Gehalten besteht allerdings die Gefahr, dass die Transmission der Glaskeramik sinkt oder die Entglasungsneigung bei Formgebung (Va) zunimmt. Bevorzugt werden B2O3-Gehalte von mehr als 5 Gew.-% bis 9 Gew.-%.An important ingredient in achieving low density is B 2 O 3 because it loosens the structure and reduces the compaction of the glass-ceramic during ceramization. It should be present in amounts of more than 5 wt .-% to 10 wt .-%. At higher B 2 O 3 levels, however, there is a risk that the transmission of the glass ceramic decreases or the devitrification tendency increases during shaping (V a ). Preference is given to B 2 O 3 contents of more than 5 wt .-% to 9 wt .-%.

SnO2 kann in dem Glassystem in Mengen von 0 bis 1 Gew.-% vorhanden sein. SnO2 kann sowohl als Läutermittel als auch als Keimbildner wirken. Bevorzugt wird jedoch die Abwesenheit von SnO2.SnO 2 may be present in the glass system in amounts of 0 to 1% by weight. SnO 2 can act both as a refining agent and as a nucleating agent. However, preference is given to the absence of SnO 2 .

Wegen der bei den Komponenten ZnO und MgO geschilderten Farbproblematik soll der Gehalt an Fe2O3 unterhalb 200 ppm, bevorzugt unterhalb 130 ppm (Gewicht) liegen. Es ist daher darauf zu achten, dass entsprechend eisenarme Rohstoffe eingesetzt werden. Weiterhin ist das Glas vorzugsweise frei von CaO, F, Pb-Oxiden und farbgebenden Oxiden.Because of the color problem described in the components ZnO and MgO, the content of Fe 2 O 3 should be below 200 ppm, preferably below 130 ppm (weight). It is therefore important to ensure that correspondingly low-iron raw materials are used. Furthermore, the glass is preferably free of CaO, F, Pb oxides and coloring oxides.

Die Herstellung der Glaskeramik erfolgt durch an sich bekanntes Einschmelzen der Rohstoffe, anschließendes Läutern und Formgebung des Glases. Das Läutern kann durch chemische oder physikalische Methoden erfolgen. Falls an sich bekannte Läutermittel wie As2O3, Sb2O3, CeO2, SnO2, Sulfat- oder Chloridverbindungen benutzt werden, kommen diese in üblichen Mengen von 0,1 bis 1,5 Gew.-% zur Anwendung. Physikalische Methoden sind z. B. Unterdruck- oder Hochtemperaturläutern.The production of the glass ceramic is carried out by per se known melting of the raw materials, followed by refining and shaping of the glass. The refining can be done by chemical or physical methods. If known refining agents such as As 2 O 3 , Sb 2 O 3 , CeO 2 , SnO 2 , sulfate or chloride compounds are used, they are used in conventional amounts of 0.1 to 1.5 wt .-% for use. Physical methods are z. B. vacuum or Hochtemperaturläutern.

Nach der Formgebung, z. B. zu Glasscheiben, erfolgt die an sich wohlbekannte Keramisierung des Glases zur Glaskeramik. Dafür wird die Glaskeramik in an sich bekannter Weise z. B. bei Temperaturen von 630°C bis 770°C für eine Dauer von mehr als 15 Minuten behandelt, um hohe Keimdichten der bevorzugten Keimbildnerphase TiZrO4 auszuscheiden, und anschließend wird die Kristallisation zur Hochquarzmischkristall-Glaskeramik im Temperaturbereich von 700°C bis 950°C bei einer Verweilzeit von wenigstens 5 Minuten durchgeführt. Auf diese Weise beträgt die Kristallitgröße des Hochquarzmischkristalls in der Glaskeramik weniger als 100 nm, insbesondere weniger als 80 nm, was zu einer ausgezeichneten Transparenz führt. Die thermische Ausdehnung der Glaskeramik im Bereich von 20°C bis 300°C beträgt weniger als +0,3 bis 0,6··10–6K–1, bevorzugt weniger als 0,5·10–6K–1.After shaping, z. B. to glass, the well-known ceramization of the glass to the glass ceramic takes place. For the glass ceramic in a conventional manner z. B. at temperatures of 630 ° C to 770 ° C for a period of more than 15 minutes to secrete high nucleation of the preferred nucleating TiZrO 4 phase, and then the crystallization of high quartz mixed crystal glass-ceramic in the temperature range of 700 ° C to 950 ° C carried out at a residence time of at least 5 minutes. In this way, the crystallite size of the high quartz mixed crystal in the glass-ceramic is less than 100 nm, especially less than 80 nm, resulting in excellent transparency. The thermal expansion of the glass-ceramic in the range of 20 ° C to 300 ° C is less than +0.3 to 0.6 ·· 10 -6 K -1 , preferably less than 0.5 · 10 -6 K -1 .

Der Helligkeitswert Y(A/2°) der Glaskeramik, gemessen nach DIN 5031 beträgt für eine Scheibe der Dicke von 4 mm mehr als 80, bevorzugt mehr als 87. Der Helligkeitswert Y des CIE – xyY-Farbmesssystems wird jeweils für durchstrahlendes Normlicht A unter einem Betrachtungswinkel von 2° angegeben und wird aus den wellenaufgelösten Transmissionsspektren unter Zuhilfenahme der CIE-definierten Augenempfindlichtskeitskurven (Tristimuluskurven) berechnet. Der Helligkeitswert wird mitunter auch als spektrale Lichttransmission bezeichnet. Ein bevorzugtes Keramisierungsverfahren zur Erzeugung der Glaskeramik aus dem Grünglas besteht darin, das Grünglas mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 10 bis 15 K·min–1 auf eine Temperatur von 650 ± 10°C zu erhitzen, anschließend mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 1 bis 5 K·min–1 auf eine Temperatur von 710 ± 50°C weiter zu erhitzen, bei dieser Temperatur 60 ± 30 Minuten zu belassen (Keimbildung) und anschließend mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 0,5 bis 5 K·min–1 auf die Kristallisationstemperatur von 850 ± 50°C zu bringen und zur Kristallisation 20 ± 15 Minuten auf diese Temperatur zu halten. Danach erfolgt die Abkühlung mit beliebigen Kühlraten, im allgemeinen jedoch mit Kühlraten von 1 bis 20 K·min–1.The brightness value Y (A / 2 °) of the glass-ceramic, measured according to DIN 5031, is more than 80, preferably more than 87, for a slice of the thickness of 4 mm. The brightness value Y of the CIE xyY color measuring system is in each case submerged for transmitted standard light A. a viewing angle of 2 ° and is from the wave-resolved transmission spectra with the aid of CIE-defined Augenempfindlichts calculated (tristimulus curves). The brightness value is sometimes referred to as spectral light transmission. A preferred ceramization process for producing the glass ceramic from the green glass is to heat the green glass at a heating rate of 10 to 15 K · min -1 to a temperature of 650 ± 10 ° C, then at a heating rate of 1 to 5 K · min -1 further to a temperature of 710 ± 50 ° C, to leave at this temperature for 60 ± 30 minutes (nucleation) and then at a heating rate of 0.5 to 5 K · min -1 to the crystallization temperature of 850 ± 50th ° C and to keep crystallization for 20 ± 15 minutes at this temperature. Thereafter, the cooling takes place with any cooling rates, but generally with cooling rates of 1 to 20 K · min -1 .

Die vorliegende Erfindung wird anhand von Beispielen weiter verdeutlicht.The The present invention will be further clarified by way of examples.

Die Ausgangsgläser wurden unter Verwendung von in der Glasindustrie üblichen Rohstoffen bei Temperaturen von 1620°C erschmolzen und geläutert. Nach dem Schmelzen in Tiegeln aus gesintertem Kieselglas (Quarzal®, SCHOTT AG) wurden die Schmelzen in Platintiegel umgegossen und bei Temperaturen von 1600°C 30 min lang durch Rühren homogenisiert. Nach zweistündigem Abstehen bei 1640°C wurden Gussstücke von 140 × 100 × 30 mm Größe gegossen und in einem Kühlofen beginnend ab 650°C auf Raumtemperatur abgekühlt, um thermisch bedingte Spannungen abzubauen. Aus diesen Gussstücken wurden die Prüfmuster, wie Stäbe für die Messung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten und Plättchen für die Messung der Transmission, herauspräpariert. Die glasigen Muster, in den für Untersuchungen an Glaskeramiken benötigten Größen, wurden anschließend mit den nachstehend aufgeführten Keimbildungs- und Kristallisationsbedingungen in die Glaskeramik umgewandelt. Dazu wurden die Muster mit einer Aufheizrate von 10 K·min–1 auf eine Temperatur von 650 C und nach Erreichen dieser Temperatur mit einer Aufheizrate von ca. 5 K·min–1 auf eine Temperatur von Tg + 20 K erhitzt und zwecks Keimbildung 30 Minuten bei dieser Temperatur belassen. Anschließend wurden die Muster mit einer Aufheizrate von 10 K·min–1 auf Temperaturen im Bereich des durch Differentieller Thermoanalyse (DTA) bestimmten Ausscheidungsmaximums für Hochquarzmischkristall erhitzt, 10 Minuten auf dieser Temperatur belassen und anschließend mit einer mittleren Abkühlungsgeschwindigkeit von 5 K·min–1 (an Luft) auf Raumtemperatur abgekühlt.The starting glasses were melted and refined at temperatures of 1620 ° C. using raw materials customary in the glass industry. After melting in crucibles made of sintered silica glass (Quarzal ®, SCHOTT AG) were re-cast the melt in a platinum crucible and homogenized at temperatures of 1600 ° C for 30 minutes by stirring. After standing for 2 hours at 1640 ° C castings of 140 × 100 × 30 mm size were poured and cooled in a cooling oven starting from 650 ° C to room temperature to reduce thermal stresses. From these castings, the test samples, such as rods for the measurement of the thermal expansion coefficient and platelets for the measurement of the transmission, were prepared. The glassy patterns in the sizes needed for glass ceramics tests were then converted to the glass-ceramic with the nucleation and crystallization conditions listed below. For this purpose, the samples were heated at a heating rate of 10 K · min -1 to a temperature of 650 C and after reaching this temperature at a heating rate of about 5 K · min -1 to a temperature of T g + 20 K and for the purpose of nucleation Leave at this temperature for 30 minutes. Subsequently, the samples were heated at a heating rate of 10 K · min -1 to temperatures in the range determined by differential thermal analysis (DTA) precipitation maximum for high quartz mixed crystal, left for 10 minutes at this temperature and then with an average cooling rate of 5 K · min -1 (in air) cooled to room temperature.

Von den Ausgangsgläsern sowie von den erzeugten Glaskeramiken wurden die Dichte p[g·cm–3], der Kristallphasenanteil KPhA sowie der Helligkeitswert Y(A/2°) gemessen.From the starting glasses and from the glass ceramics produced, the density p [g · cm -3 ], the crystal phase component KPhA and the brightness value Y (A / 2 °) were measured.

Die Beispiele sind in der Tabelle 1 zusammengefasst: Tabelle 1 Beispiel Nr. 1 2 3 Al2O3 21.26 21.17 19.70 As2O3 0.34 0.35 0.27 B2O3 5.14 5.35 5.14 BaO 0.00 0.24 Fe2O3 0.010 0.01 Li2O 3.66 3.68 3.72 MgO 0.58 0.56 0.43 Na2O 0.53 < 0,1 SiO2 62.96 63.48 65.90 TiO2 2.20 2.21 2.23 ZnO 1.65 1.25 0.86 ZrO2 1.68 1.71 1.74 p (glasig) 2.4069 2.4005 2.3798 p (keramisiert) 2.4876 2.4968 2.4731 KPhA 62 65 68 Y(A/2°) 87,2 86,8 88,7 The examples are summarized in Table 1: TABLE 1 Example no. 1 2 3 Al 2 O 3 21:26 21:17 19.70 As 2 O 3 12:34 12:35 12:27 B 2 O 3 5.14 5:35 5.14 BaO 00:00 12:24 Fe 2 O 3 0010 12:01 Li 2 O 3.66 3.68 3.72 MgO 12:58 12:56 12:43 Na 2 O 12:53 <0.1 SiO 2 62.96 63.48 65.90 TiO 2 2.20 2.21 2.23 ZnO 1.65 1.25 0.86 ZrO 2 1.68 1.71 1.74 p (glassy) 2.4069 2.4005 2.3798 p (ceramized) 2.4876 2.4968 2.4731 KPhA 62 65 68 Y (A / 2 °) 87.2 86.8 88.7

Infolge der geringen Eigenfarbe und des hohen Helligkeitswertes (der hohen spektralen Lichttransmission) Y(A/2°) ist die Glaskeramik besonders gut geeignet zum Einsatz in den verschiedensten Systemen, wie Kochflächen, Kaminsichtscheiben, Halbleitersubstraten oder Verglasungskomponenten, z. B. Brandschutzverglasungen, Sichtfenster für Hochtemperaturanwendungen und dergleichen. Insbesondere eignet sich die Glaskeramik als Komponente in wuchteinwirkenden festen Verglasungssystemen zum Schutz gegen Vandalismus, Beschuss- oder Druckwelleneinwirkung. Selbstverständlich kann die Glaskeramik bzw. das Grünglas, falls Bedarf besteht, auch mit den üblichen Farboxiden eingefärbt werden, um besondere ästhetische Wirkungen hervorzurufen.Due to the low intrinsic color and the high brightness value (the high spectral Lichttransmis sion) Y (A / 2 °), the glass ceramic is particularly well suited for use in a variety of systems, such as cooktops, chimney windows, semiconductor substrates or glazing components, eg. As fire-resistant glazing, viewing windows for high temperature applications and the like. In particular, the glass ceramic is suitable as a component in dynamic solid glazing systems for protection against vandalism, bombardment or pressure wave action. Of course, the glass ceramic or the green glass, if necessary, are also colored with the usual color oxides to cause particular aesthetic effects.

Claims (4)

Glaskeramik in dem System Li2O-Al2O3-SiO2 mit Hochquarzmischkristall als Hauptkristallphase mit einer Dichte ρ von unter 2,5 g·cm–3 enthaltend (in Gew.-% auf Oxidbasis): 3–4,5 Li2O 18–24 Al2O3 55–70 SiO2 0,1–unter 2,3 TiO2 0,1–unter 1,8 ZrO2 0,2–4 ΣTiO2 + ZrO2 0–1,5 BaO 0–0,5 CaO 1–6 ΣMgO + ZnO > 5–10 B2O3 0 – < 1 ΣNa2O + K2O 0–1,5 übliche Läutermittel (SnO2, As2O3, Sb2O3, CeO2)
Glass-ceramic in the system containing Li 2 O-Al 2 O 3 -SiO 2 with high quartz mixed crystal as the main crystal phase having a density ρ of less than 2.5 g · cm -3 (in% by weight based on oxide): 3-4,5 Li 2 O 18-24 Al 2 O 3 55-70 SiO 2 0.1-under 2.3 TiO 2 0.1-under 1.8 ZrO 2 0.2-4 ΣTiO 2 + ZrO 2 0-1.5 BaO 0-0.5 CaO 1-6 ΣMgO + ZnO > 5-10 B 2 O 3 0 - <1 ΣNa 2 O + K 2 O 0-1.5 customary refining agents (SnO 2 , As 2 O 3 , Sb 2 O 3 , CeO 2 )
Glaskeramik nach Anspruch 1, enthaltend (in Gew.-% auf Oxidbasis): 3-4 Li2O 19,5–21,5 Al2O3 56–66 SiO2 2–4 ΣTiO2 + ZrO2 0,1–0,8 BaO 0–2,5 ZnO 0–0,5 MgO 1–2,5 ΣZnO + MgO > 5–9 B2O3 0–0,9 ΣNa2O + K2O 0–1,5 übliche Läutermittel (SnO2, As2O3, Sb2O3, CeO2)
Glass-ceramic according to Claim 1, containing (in% by weight based on oxide): 3-4 Li 2 O 19.5 to 21.5 Al 2 O 3 56-66 SiO 2 2-4 ΣTiO 2 + ZrO 2 0.1-0.8 BaO 0-2.5 ZnO 0-0.5 MgO 1-2,5 ΣZnO + MgO > 5-9 B 2 O 3 0 to 0.9 ΣNa 2 O + K 2 O 0-1.5 customary refining agents (SnO 2 , As 2 O 3 , Sb 2 O 3 , CeO 2 )
Glaskeramik nach Anspruch 1 oder 2 mit einem Helligkeitswert von Y(A/2°) gemäß DIN 5031 von größer als 80, insbesondere größer als 87.Glass ceramic according to claim 1 or 2 with a brightness value from Y (A / 2 °) according to DIN 5031 from bigger than 80, in particular larger than 87th Verwendung einer Glaskeramik nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3 für Kochflächen, für Kamin- oder Ofensichtscheiben, für Halbleitersubstrate, für Verglasungskomponenten, für Brandschutzverglasungen, für Sichtfenster für Hochtemperaturanwendungen oder für wuchteinwirkende feste Verglasungssysteme zum Schutz gegen Vandalismus, Beschuss- oder Druckwelleneinwirkung.Use of a glass ceramic according to one or more the claims 1 to 3 for Cooktops, for fireplace or furnace windows, for Semiconductor substrates, for Glazing components, for Fire-resistant glazing, for viewing windows for high temperature applications or for Damp-proof fixed glazing systems for protection against vandalism, Shock or pressure wave action.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010032112A1 (en) * 2010-07-23 2012-01-26 Schott Ag Glass ceramic as cooking surface for induction heating with improved color display capability and heat shielding, method for making such a cooking surface and their use
FR2990690B1 (en) * 2012-05-15 2016-01-01 Eurokera QUARTZ-BETA VITROCERAMICS, TRANSPARENT, ESSENTIALLY COLORLESS AND NON-DIFFUSING; ARTICLES THEREOF VITROCERAMIC; PRECURSOR GLASSES
US10065880B2 (en) 2016-11-07 2018-09-04 Corning Incorporated Lithium containing glasses
US10968134B2 (en) * 2016-11-07 2021-04-06 Corning Incorporated Low viscosity glasses and methods and systems for manufacture

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1840093A1 (en) * 2006-03-31 2007-10-03 Eurokera Beta-spodumene glass-ceramic materials and process for making the same

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0997445B1 (en) * 1998-10-27 2004-03-10 Corning Incorporated Low expansion glass-ceramics
JP2004075441A (en) * 2002-08-14 2004-03-11 Huzhou Daikyo Hari Seihin Yugenkoshi Lithium oxide-alumina-silica-based crystalline glass and crystallized glass, and method of manufacturing the crystalline glass and the crystallized glass
CN1784363A (en) * 2003-04-01 2006-06-07 康宁股份有限公司 Lamp reflector substrate,glass,glass-ceramic materials and process for making the same
JP2005343702A (en) * 2004-05-31 2005-12-15 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Optical material, optical device, and etalon

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1840093A1 (en) * 2006-03-31 2007-10-03 Eurokera Beta-spodumene glass-ceramic materials and process for making the same

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