DE19939787A1 - Transparente, mit Vanadiumoxid-Zusatz dunkel einfärbbare Glaskeramik mit Hochquarz-Mischkristallen als vorherrschende Kristallphase und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents
Transparente, mit Vanadiumoxid-Zusatz dunkel einfärbbare Glaskeramik mit Hochquarz-Mischkristallen als vorherrschende Kristallphase und Verfahren zu ihrer HerstellungInfo
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Abstract
Die Erfindung hat transparente mit Vanadiumoxid-Zusatz dunkel einfärbbare Glaskeramiken mit Hochquarz-Mischkristallen als vorherrschende Kristallphase und Verfahren zu deren Herstellung sowie Verwendungen der Glaskeramiken zum Gegenstand. DOLLAR A Bei den erfindungsgemäßen transparenten, mit Vanadiumoxid-Zusatz dunkel einfärbbaren Glaskeramiken mit Hochquarz-Mischkristallen als vorherrschende Kristallphase, ist vorgesehen, daß die Glaskeramik, bis auf unvermeidliche Spuren, keines der chemischen Läutermittel Arsenoxid und/oder Antimonoxid enthält und die dunkel eingefärbte Glaskeramik eine Lichttransmission im Sichtbaren von < 5% und eine IR-Transmission bei 1600 nm von größer 65% für die 4 mm dicke Glaskeramik aufweist, die durch eine Kombination des Farboxids Vanadiumoxid mit wenigstens einem der Glasschmelze zugesetzten festen, flüssigen und/oder gasförmigen Reduktionsmittel eingestellt ist.
Description
Die Erfindung hat eine transparente mit Vanadiumoxid-Zusatz dunkel einfärb
bare Glaskeramik mit Hochquarz-Mischkristallen als vorherrschende Kristall
phase und ein Verfahren zu deren Herstellung sowie deren Verwendung zum
Gegenstand.
Glaskeramiken mit Hochquarz-Mischkristallen als vorherrschende Kristallpha
se sind bekannt. Eine Schlüsseleigenschaft dieser Glaskeramiken ist, daß mit
ihnen Werkstoffe herzustellen sind, die in einem vorgegebenen Temperaturbe
reich über äußerst niedrige Wärmeausdehnungskoeffizienten verfügen. In der
Regel wird das thermische Ausdehnungsverhalten so eingestellt, daß die
Werkstoffe im Bereich ihrer Anwendungstemperaturen über thermische Null
ausdehnung verfügen. So wird z. B. bei Anwendung als Substratmaterial, Wa
ferstages oder Spiegelträger für Teleskope die thermische Ausdehnung in der
Gegend der Raumtemperatur minimiert. Bei Anwendung als transparente Ka
minsichtscheibe oder dunkel eingefärbte Kochflächen wird die thermische
Nullausdehnung in einem Temperaturbereich zwischen Raumtemperatur und
ca. 700°C auf möglichst niedrige Werte eingestellt.
In transparenter Form z. B. bei Anwendung als Brandschutzglas, Kaminsicht
scheibe oder Kochgeschirr wird in der Regel hohe Transparenz, bevorzugt ei
ne Lichttransmission im Sichtbaren größer als 80% und ein definiert einge
stellter Farbort gewünscht. Bei Anwendung als Kochfläche ist eine dunkle
Einfärbung gewünscht, die vor der Durchsicht auf die technischen Aufbauten
unter der Kochfläche schützt. Gewünscht ist ein Transmissionsverhalten, daß
es erlaubt, während des Betriebs, auch bei niedriger Leistung, die Heizele
mente gut zu erkennen, während sie im unbenutzten Zustand durch die Koch
fläche abgedeckt werden sollen. Dabei dürfen andererseits bei hohen Heizlei
stungen, insbesondere beim Einsatz von hellen Halogenstrahlern, die Augen
nicht geblendet oder durch schädliche Strahlungen gefährdet werden. Im IR-
Bereich soll die Transmission möglichst hohe Werte erreichen, damit die Wär
mestrahlung direkt auf den Topfboden wirken kann, um so die Regelung und
die Ankochgeschwindigkeit zu verbessern. Gewünscht ist also eine Kombinati
on von definiert eingestellter hoher Absorption im Sichtbaren kombiniert mit
niedriger Absorption im IR. Diese Forderungen werden für eine 4 mm dicke
Probe mit einer Lichttransmission gemessen nach DIN 5033, im Sichtbaren
von τ < 5% und eine IR-Transmission bei 1600 nm von größer 65% gewährlei
stet.
Bei der großtechnischen Herstellung von Glaskeramiken werden Arsen-
und/oder Antimonoxid als Läutermittel eingesetzt. Diese Läutermittel sind ver
träglich mit den geforderten Glaskeramikeigenschaften und führen zu guten
Blasenqualitäten bzw. geringen Blasenzahlen bei der Schmelze. Auch wenn
diese Stoffe im Glas fest im Gerüst eingebunden sind, so sind sie doch unter
Sicherheits- und Umweltschutzaspekten nachteilig, weil bei der Rohstoffgewin
nung, Aufbereitung und wegen der Verdampfung bei der Schmelze, sowie bei
Nachverarbeitungsprozessen besondere Vorsichtsmaßnahmen ergriffen wer
den müssen. Bei der Entsorgung ausgedienter Glaskeramik-Produkte und der
Stäube und Schlämme aus der Produktion beeinträchtigt der Arsen- bzw. An
timon-Gehalt die Recycling- und Deponiefähigkeit. Beim Recycling sind diese
Stoffe oftmals unerwünscht. Stäube und Schlämme sind wegen ihrer großen
Oberfläche aufgrund der Grenzwerte zur Lässigkeit von Arsen bzw. Antimon in
der Regel nur auf Sondermülldeponien zu entsorgen.
Es ist bekannt, daß die Herstellung von Glaskeramikprodukten in verschiede
nen Stufen abläuft. Nach der Schmelze und Heißformgebung wird das Material
üblicherweise unter die Transformationstemperatur des Glases abgekühlt. An
schließend wird das Ausgangsglas durch gesteuerte Kristallisation in den glas
keramischen Artikel überführt. Diese Keramisierung erfolgt in einem zweistufi
gen Temperaturprozeß bei dem zunächst durch Keimbildung bei einer Tempe
ratur zwischen 600°C und 800°C Keime, üblicherweise aus zirkontitanhaltigen
Mischkristallen, erzeugt werden. Bei anschließender Temperaturerhöhung
wachsen bei der Kristallisationstemperatur die Hochquarz-Mischkristalle auf
diesen Keimen auf.
Durch die Glaskeramik-Zusammensetzung muß sichergestellt sein, daß bei
der Heißformgebung des glaskeramischen Artikels noch keine unerwünschte
Kristallisation (Entglasung) auftritt und andererseits bei der nachfolgenden Ke
ramisierung ein gutes und steuerbares Kristallisationsverhalten mit akzepta
blen Prozeßzeiten erreicht wird. Bei vielen Formgebungsprozeßen so z. B.
auch beim Walzen von Platten, die als Kochflächen Verwendung finden, findet
die Formgebung in der Nähe der Verarbeitungstemperatur VA des Glases (Vis
kosität η = 104 dPas) statt. Für das Entglasungsverhalten muß dabei gewährleistet
sein, daß die obere Entglasungstemperatur der Schmelze nicht ober
halb der Verarbeitungstemperatur zu liegen kommt. Ansonsten werden sich
unerwünschte Kristalle im Glas kaum vermeiden lassen. Aufgrund ihrer Größe
und des Wachstums während der Keramisierung zu noch größeren Kristallen
wirkt sich die Entglasung schädlich für die Festigkeit der glaskeramischen Arti
kel aus. Bei besonders großen Kristallen können diese sogar besonders in
transparenten Glaskeramiken visuell auffällig werden.
Neben den genannten Schlüsselanforderungen an Glaskeramiken, basierend
auf Hochquarz-Mischkristallen als vorherrschende Kristallphase, wie z. B. nied
rige thermische Ausdehnung im relevanten Anwendungsbereich, Transparenz
bzw. dunkle Einfärbbarkeit, gibt es eine Reihe weiterer wichtiger Anforderun
gen abhängig von der jeweiligen Anwendung. So ist bei längerem Einsatz bei
hohen Temperaturen wie z. B. Kaminsichtscheiben oder Kochflächen eine ho
he Temperatur/Zeit-Belastbarkeit erforderlich. Der für das gute Thermo
schockverhalten verantwortliche niedrige Ausdehnungskoeffizient darf sich
unter der thermischen Belastung während des Einsatzes nicht unzulässig ver
ändern. Mit der thermischen Belastung beim praktischen Einsatz einhergehen
de Gefügeänderungen verbunden mit Längenänderungen (Compaction) dürfen
nicht zu lokalen Zugspannungen und damit verbunden unzulässigen Festig
keitserniedrigungen führen. Besonders kritisch ist dieses Phänomen bei Koch
flächen, bei denen thermisch belastete Bereiche (die Kochzonen) an Bereiche,
die im wesentlichen bei Raumtemperatur verbleiben, angrenzen. In diesem
Grenzbereich dürfen keine unzulässig hohen Gompaction-Spannungen auf
treten. Bei vielen Anwendungen werden hohe Anforderungen an die chemi
sche Beständigkeit der glaskeramischen Artikel gestellt. Kaminsichtscheiben
haben oftmals direkten Kontakt mit schwefelhaltigen Abgasen, bei Anwendun
gen als Kochflächen wirken oft säurehaltige Bestandteile, z. B. beim Überko
chen von Nahrungsbestandteilen oder bei Verwendung von säurehaltigen
Haushaltsreinigern auf die Kochfläche ein, was im Bereich hoher Temperatu
ren noch mit einer zusätzlichen Belastung verbunden ist. Bei der Anwendung
als Kochfläche ist es weiterhin hinsichtlich der Temperatur/Zeit-Belastbarkeit
von Nachteil, wenn sich die Bereiche der Kochzonen mit thermischer Bela
stung im Einsatz bzgl. ihrer Transmission verändern. Bei diesem Effekt, auch
als "Nachdunklung" bezeichnet, führt die Temperatur/Zeit-Belastung zu einem
weiteren Absinken der Transmission im Bereich der heißen Kochzone und
damit zu störenden Farbunterschieden zwischen Kochzonen und Kaltberei
chen der Kochfläche.
Für Anwendungen bei denen es nicht auf die sehr niedrige oder thermische
Nullausdehnung ankommt, sondern bei der die Höhe der Temperaturbelast
barkeit im Vordergrund steht, sollte es möglich sein, die bevorzugt Hochquarz-
Mischkristalle enthaltende Glaskeramik in Keatit-Mischkristall enthaltende
Glaskeramik umzuwandeln. Diese Umwandlung erfolgt bei akzeptablen Pro
zeßzeiten in einem Temperaturbereich von ca. 900°C bis 1200°C. Die bevor
zugt Keatit-Mischkristalle enthaltenden Glaskeramiken verfügen über einen
thermischen Ausdehnungskoeffizient zwischen Raumtemperatur und 700°C in
der Größenordnung von ungefähr 1 × 10-6/K. In der Regel besitzen Glaskera
miken mit Keatit-Mischkristall als Hauptphase über einen transluzenten oder
weißen Farbton. Bei Zusatz von Farboxiden wird der Weißton entsprechend
der Farbwirkung des Farboxids überfärbt.
Bekannte Glaskeramiken, die die Einfärbung mit Vanadiumoxid ermöglichen
und zu großtechnisch hergestellten Glaskeramikprodukten geführt haben,
werden mit Arsen und/oder Antimonoxid geläutert.
Die EP 0437228 A1 beschreibt eine Glaskeramik mit Hochquarz-Misch
kristallen als vorherrschende Kristallphase, die in eine weiße opake Glaskera
mik mit Keatit-Mischkristallen umwandelbar ist, wobei die Zusammensetzung
notwendigerweise Arsen- und Antimonoxid (As2O3+Sb2O3 = 0,5-1,5 Gew.-%)
enthält.
Die EP 0220333 B1 beschreibt ebenfalls eine Glaskeramik die notwendiger
weise Antimon und/oder Arsenoxid (Sb2O3+As2O3 = 0,5-2,5 Gew.-%) enthält.
Die EP 0156479 B1 beschreibt ein Verfahren zum Läutern eines geschmolze
nen Lithium-Alumino-Silicat-Glases mit dem Läutermittel Cerdioxid oder Cerat-
Verbindungen. Die beschriebenen Gläser sind frei von Arsen und Antimon, die
Einfärbbarkeit mit Vanadiumoxid ist jedoch nicht ausreichend. Selbst bei ver
gleichsweise hohen V2O5-Gehalten ≧ 0,5 Gew.-% wird bei 630 nm eine sehr
hohe Transmission von 23% gemessen. Auch die beschriebenen hohen
thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen 20 und 700°C von 4,9-9,5
× 10-7/K sind für die Verwendung als dunkel eingefärbte Kochfläche nachteilig.
Es ist bekannt, daß SnO2 in Glaskeramiken als Keimbildner Verwendung fin
den kann. Dies wird genutzt, um den Gehalt an dem Keimbildner TiO2 zu ver
ringern. Damit ist es möglich, transparente Glaskeramiken zu erhalten, die
aufgrund niedrigen Gehaltes an dem störenden Eisen/Titan-Komplex über ei
ne sehr geringe Eigenfärbung verfügen. So beschreibt die JP 09169542 A eine
transparente Glaskeramik mit Hochquarz-Mischkristallen als vorherrschender
Kristallphase und einer Zusammensetzung, die 0-1 Gew.-% TiO2 und 1-4
Gew.-% SnO2 enthält. Zum Erzielen hoher Transparenz wird Arsenoxid als
Läutermittel eingesetzt. Die hohen SnO2-Gehalte ≧ 1 Gew.-% wirken sich ne
gativ auf das Entglasungsverhalten aus.
Es ist Aufgabe der Erfindung, transparente Glaskeramiken mit Hochquarz-
Mischkristallen als vorherrschender Kristallphase sowie Verfahren zu ihrer
Herstellung bereitzustellen, wobei die Glaskeramiken durch Zusatz von Vana
diumoxid dunkel einfärbbar sein sollen. Die dunkel eingefärbten Glaskerami
ken sollen im Sichtbaren über einen Lichttransmissionsgrad τ < 5% kombi
niert mit einer IR-Transmission bei 1600 nm von τ < 65% verfügen. Ferner
sollen die Glaskeramiken über eine hohe Entglasungsfestigkeit verfügen und
für Anwendungen bei hoher Temperaturbelastung über eine hohe Temperatur-
IZeitbelastbarkeit hinsichtlich Änderungen ihrer Eigenschaften wie z. B. ther
mischer Ausdehnung, Compaction, Compaction-Spannung, Transmission und
über eine gute chemische Beständigkeit verfügen, damit sie in transparenter
bzw. in dunkel eingefärbter Form ein breites Anwendungsspektrum abdecken
können.
Diese Aufgabe wird durch eine Glaskeramik gemäß Anspruch 1 und durch ein
Verfahren gemäß Anspruch 15 gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen transparenten, mit Vanadiumoxid-Zusatz dunkel
einfärbbaren Glaskeramik mit Hochquarz-Mischkristallen als vorherrschende
Kristallphase, ist vorgesehen, daß die Glaskeramik, bis auf unvermeidliche
Spuren, keines der chemischen Läutermittel Arsenoxid und/oder Antimonoxid
enthält und die dunkel eingefärbte Glaskeramik eine Lichttransmission im
Sichtbaren von τ < 5% und eine IR-Transmission bei 1600 nm von größer 65%
für die 4 mm dicke Glaskeramik aufweist, die durch eine Kombination des
Farboxids Vanadiumoxid mit wenigstens einem der Glasschmelze zugesetzten
festen, flüssigen und/oder gasförmigen Reduktionsmittel eingestellt ist.
Die Glaskeramiken zeichnen sich also durch eine Zusammensetzung ohne
Verwendung von Arsen- und/oder Antimonoxid als Läutermittel aus, welche in
bekannten Glaskeramiken als Redoxpartner für das im Glasgerüst eingebaute
Vanadium während der Keramisierung dienen und somit für die Einfärbung
durch Vanadium eine ursächliche Rolle spielen. Wie unsere Untersuchungen
gezeigt haben, spielen die Läutermittel Arsen- und Antimonoxid jedoch eine
Schlüsselrolle als Redoxpartner bei der Überführung des Vanadiums in den
färbenden Zustand. Diese Einfärbung findet statt, wenn die Ausgangsgläser in
die Glaskeramik umgewandelt werden. Die Eliminierung der genannten Läu
termittel wird erschwert, wenn eine kontrollierte Einfärbbarkeit mit Vanadiu
moxid erhalten bleiben soll. Die Untersuchungen werden an späterer Stelle
ausführlich dargelegt.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer transparenten, mit Va
nadiumoxid-Zusatz dunkel einfärbbaren Glaskeramik mit Hochquarz-
Mischkristallen als vorherrschende Kristallphase, zeichnet sich dadurch aus,
daß, bis auf unvermeidliche Spuren, auf die chemischen Läutermittel Arsen
oxid und/oder Antimonoxid verzichtet und die dunkel eingefärbte Glaskeramik
mit einer Lichttransmission im Sichtbaren von τ < 5% und einer IR-Trans
mission bei 1600 nm von größer 65% für die 4 mm dicke Glaskeramik durch
eine Kombination des Farboxids Vanadiumoxid mit wenigstens einem der
Glasschmelze zugesetzten festen, flüssigen und/oder gasförmigen Redukti
onsmittel eingestellt wird.
Es ist wirtschaftlich vorteilhaft, wenn aus einer transparenten Glaskeramik bei
gleicher Grundzusammensetzung durch Zusatz von Vanadiumoxid eine dunkle
Einfärbung erreicht werden kann. Hinsichtlich der Fertigungslogistik, sind Roh
stoffbeschaffung, Rohstoffbevorratung und Gemengeherstellung einfacher zu
bewerkstelligen. Scherben aus der transparenten Glaskeramik können bei der
Schmelze der eingefärbten Glaskeramik verwendet werden. Aufgrund der ge
ringfügigen Zusammensetzungsunterschiede sind Viskositäts- und Keramisie
rungsverhalten ähnlich, so daß die Schmelztemperaturen, Formgebungspara
meter und die Keramisierungsbedingungen in den Fertigungsanlagen beibe
halten werden können oder nur geringfügig modifiziert werden müssen.
Obwohl auf die ohnehin umweltproblematischen Läutermittel Arsen- und/oder
Antimonoxid verzichtet wurde, konnten die Vorteile einer einheitlichen Grund
zusammensetzung sowohl für transparente als auch dunkel eingefärbte Glas
keramiken beibehalten werden. Die Glaskeramiken können durch Zusätze von
Vanadiumoxid dunkel eingefärbt werden. Die Einfärbung erfolgt während der
Keramisierung, d. h. bei der Umwandlung vom glasigen in den glaskerami
schen Zustand. Im glasigen Ausgangszustand wird durch den Vanadiumoxid-
Zusatz eine leichte Grünfärbung mit einer Lichttransmission von ca. 50-70%
beobachtet. In Glaskeramiken, die frei sind von Arsen- und/oder Antimonoxid
tritt die Einfärbung beim Keramisieren nicht in ausreichendem Maße auf, die
Farbwirkung des Vanadiums geht überraschenderweise verloren.
Wie unsere Untersuchungen gezeigt haben, beeinflussen die Läutermittel Ar
sen- und Antimonoxid auch das Entglasungsverhalten und führen zu einer Er
niedrigung der oberen Entglasungstemperatur. Bei Eliminierung der genannten
Läutermittel muß dafür gesorgt werden, daß das Entglasungsverhalten nicht
negativ beeinträchtigt wird. Die Problematik der verschlechterten Entgla
sungsfestigkeit bei Eliminierung der Läutermittel Arsen- bzw. Antimonoxid
wurde durch Anpassung der Zusammensetzung gelöst. Dazu wurden die für
die Entglasung kritischen Kristallphasen identifiziert und die kritischen Zusam
mensetzungskomponenten eingegrenzt.
Die erfindungsgemäßen Glaskeramiken finden ein breites Anwendungsgebiet
in transparenter bzw. dunkel eingefärbter Form und die gefundenen Zusam
mensetzungen, ohne Verwendung von Arsen- und/oder Antimon, zeichnen
sich durch hervorragende Anwendungseigenschaften hinsichtlich ihrer Entgla
sungsfestigkeit, Zeit/Temperatur-Belastbarkeit, chemischer Beständigkeit aus,
die über den Stand bekannter arsen-/antimonhaltiger Glaskeramiken hinaus
gehen.
Die ablaufenden Mechanismen bei der Einfärbbarkeit arsen-/antimonfreier
Glaskeramiken durch Vanadiumoxid wurde eingehend untersucht (Tabelle 1).
Dabei bezeichnen die Beispiele 1 und 2 konventionell mit Antimonoxid geläu
terte Glaskeramiken, die bei gleicher Grundzusammensetzung ohne und mit
Vanadiumoxid erschmolzen wurden. Bei den angegebenen Keramisierungs
bedingungen bleibt die vanadiumoxidfreie Zusammensetzung transparent, die
vanadiumhaltige zeigt die gewünschte dunkle Einfärbung. Die entsprechende
antimonfreie und vanadiumhaltige Zusammensetzung von Beispiel 3 verliert
plötzlich ihre Einfärbbarkeit. Für das Vanadium ist charakteristisch, daß es
mehrere Oxide verschiedener Wertigkeiten bilden kann, wobei Übergänge von
einem Oxidationszustand in den anderen durch Verschiebung des Redox
gleichgewichts erfolgen können. Die Wertigkeitszustände des Vanadiums sind
schwierig zu charakterisieren. Deshalb wurde das über Mößbauer-Messurig
leichter zugängliche Antimon bzw. Zinn in seinem Wertigkeitszustand charak
terisiert (Tabelle 1). Es zeigt sich, daß Antimon im glasigen Ausgangszustand
in 3-wertiger Form vorliegt, beim Keramisieren erfolgt ein teilweise Wertigkeits
wechsel in den 5-wertigen Zustand, wobei sich die vanadiumoxidfreien bzw. -
haltigen Schmelzen 1 und 2 deutlich unterscheiden. Bei Anwesenheit von Va
nadium (Beispiel 2) wird deutlich mehr Antimon in den 5-wertigen Zustand
überführt. Bei gleichen Herstellbedingungen und gleicher Grundzusammen
setzungen unterscheiden sich die beiden Schmelzen nur in ihrem Vana
diumoxidgehalt. Es läßt sich daher folgern, daß das Antimon als Redoxpartner
für die Reduktion des Vanadiums in einen niedrigeren färbenden Oxida
tionszustand fungiert. Dieser Redoxvorgang ist Voraussetzung für die Überfüh
rung des Vanadiumoxids in den färbenden Zustand wie das Beispiel 3 zeigt.
Ohne Antimon geht die Färbewirkung des Vanadiums zum größten Teil verlo
ren, die Lichttransmission beträgt τ = 29,5%. Bei Einsatz von Arsenoxid als
Läutermittel wird ein entsprechender Redoxvorgang aufgrund der chemischen
Ähnlichkeit von Arsen und Antimon erfolgen können. Der beschriebene Re
doxvorgang des Vanadiums ist ein notwendiger Prozeß in der Kette, die vom
nicht färbenden Vanadium zum färbenden führt. Unsere Untersuchungen
zeigten weiterhih, daß nicht alles Vanadium in den färbenden Zustand über
führt wird. So lassen sich mit unterschiedlichen Vanadiumoxidgehalten zwi
schen 0,06 und 0,4 Gew.-% vergleichbare Einfärbungen je nach Zu
sammensetzung und Redoxzustand bei der Schmelze erreichen. Die Zusam
mensetzungen mit höheren Vanadiumoxidgehalten zeigen dabei uner
wünschterweise eine geringere Infrarot-Transmission. Es wird daher ange
nommen, daß nach dem Keramisieren das Vanadium in verschiedenen Antei
len von färbendem und nicht färbenden Zustand vorliegt, wobei auch das im
Sichtbaren nicht färbende Vanadium im Infraroten die Transmission absenkt.
In bekannten Glaskeramikzusammensetzungen zeigen neben der dominieren
den Komponente Arsen/Antimon als Redoxpartner auch hohe Gehalte an TiO2
eine geringe aber nicht ausreichende Unterstützung der Einfärbung durch Va
nadium.
Die Einfärbung über das Farboxid Vanadiumoxid wird gegenüber anderen
Farboxiden bevorzugt, weil dieses über die Kombination von hoher Absorption
im Sichtbaren und niedriger Absorption im Infraroten verfügt. Damit ist es mög
lich, im Sichtbaren einen Lichttransmissionsgrad von τ < 5% zu erreichen,
kombiniert mit einer Infrarot-Transmission bei 1600 nm von größer als 65%.
Bei Verwendung wirksamer Reduktionsmittel für V2O5 ist es sogar möglich die
geforderte niedrige Lichttransmission kombiniert mit einer IR-Transmisson bei
1600 nm von < 70% und < 80% zu erreichen.
Bevorzugt weist die transparente, nicht eingefärbte Glaskeramik eine Licht
transmission im Sichtbaren von τ < 80% und die durch Kombination des Far
boxids Vanadiumoxid mit wenigstens einem der Glasschmelze zugesetzten fe
sten, flüssigen oder gasförmigen Reduktionsmittel dunkel eingefärbte Glaske
ramik eine Lichttransmission im Sichtbaren von τ < 2,5% und eine IR-
Transmission bei 1600 nm von größer 70% für die 4 mm dicke Glaskeramik
auf. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden diese Werte bevorzugt
eingestellt. Insbesondere wenn Heizkörper mit hoher Leistung, z. B. Halogen
strahler unter der Kochfläche eingesetzt werde, sollte die Lichttransmission
weniger als 2,5% betragen und die IR-Transmission bei 1600 nm größer als
70% sein.
Die Problematik der Einfärbbarkeit arsen-/antimonfreier Glaskeramiken mit
Vanadiumoxid wurde gelöst durch die Kombination des Färbemittels Vanadiu
moxid mit einem bei der Glasschmelze zugesetzten festen, flüssigen oder
gasförmigen Reduktionsmittel.
Arsen- und/oder Antimonoxid sind wirksame Lautermittel bei hohen Schmelz
temperaturen um 1550-1650°C wie sie für Glaskeramikzusammensetzun
gen notwendig sind. Mit ihnen werden sehr gute Blasenqualitäten bzw. geringe
Blasenzahlen erreicht, wie sie für viele Produkte aus Glaskeramik vor
ausgesetzt werden. Um die geforderten Blasenqualitäten ohne deren Verwen
dung zu erreichen, werden daher ein oder mehrere alternative chemische
Läutermittel wie z. B. SnO2, CeO2, Sulfatverbindungen, Chloridverbindungen
eingesetzt. Auch physikalische Läuterverfahren wie z. B. Unterdruckläuterung
oder Hochtemperaturläuterung bei Temperaturen oberhalb ca. 1700°C kön
nen die geforderten Blasenqualitäten sicherstellen. Bei besonders hohen An
forderungen an die Blasenqualität kann es notwendig werden, den Einsatz al
ternativer chemischer Läutermittel mit einem physikalischen Läuterverfahren
zu kombinieren, wie z. B. den Einsatz von SnO2 und Hochtemperaturläuterung
oder den Einsatz von BaCl2 und Unterdruckläuterung.
Die Zusammensetzung und die Keramisierungsbedingungen bestimmen das
Gefüge und damit die Eigenschaften der Glaskeramik. Das Gefüge besteht im
wesentlichen aus dem Hochquarz-Mischkristall als vorherrschender Kristall
phase und einem Restglas aus Komponenten, die nicht in den Hochquarz ein
gebaut werden. Dieses Gefüge ist verantwortlich für das thermische Ausdeh
nungsverhalten über der Temperatur, das für die Glaskeramiken einen Schlüs
seleigenschaft darstellt.
Li2O, Al2O3 und SiO2 in den bevorzugten, angegebenen Grenzen sind notwen
dige Komponenten in der Hochquarz-Mischkristailphase. Als weitere Kompo
nenten können MgO, ZnO und P2O5 in die Hochquarz-Mischkristalle eingebaut
werden. Die Zugabe der Alkalien Na2O, K2O sowie der Erdalkalien CaO, SrO,
BaO verbessert die Schmelzbarkeit und das Entglasungsverhalten des Glases.
Die Gehalte sind begrenzt, weil diese Komponenten im wesentlichen in der
Restglasphase der Glaskeramik verbleiben und die thermische Ausdehnung
bei zu hohen Gehalten in unerwünschter Weise erhöhen. Auch können höhere
Gehalte das Kristallisationsverhalten beeinträchtigen. TiO2 und gegebenenfalls
ZrO2 und SnO2 sind als Keimbildner erforderlich. Sie bilden während der
Keimbildung Keime in hoher Dichte, die für das Aufwachsen der Hochquarz-
Mischkristalle bei der Kristallisation als Unterlage dienen. Höhere Gehalte als
in der Summe 6,0 Gew.-% verschlechtern das Entglasungsverhalten. Dies gilt
besonders für die Komponente SnO2. Bei Gehalten ab 1 Gew.-% wurde beim
Abkühlen und Abstehen von Laborschmelzen bereits an der Oberfläche eine
spontane Bildung von Oberflächenkristallen beobachtet. Höhere Gehalte an
ZrO2 als 3 Gew.-% verschlechtern das Einschmelzverhalten des Gemenges
bei der Glasherstellung, da die ZrO2-haltigen Rohstoffe sich durch geringe
Auflösungsgeschwindigkeit in der Schmelze auszeichnen. Der TiO2-Gehalt be
trägt zwischen 1, 2 und 5,5 Gew.-%. TiO2 ist als Keimbildner unverzichtbar, der
Gehalt sollte mindestens bei 1,2 Gew.-% liegen, damit eine hohe Transparenz
der Glaskeramiken aufgrund hoher Keimdichte und damit geringer Kristallit
größen erreichen werden kann. Der Gehalt sollte 5,5 Gew.-% nicht überstei
gen, weil sonst das Entglasungsverhalten verschlechtert wird. Bevorzugt be
sitzt daher eine erfindungsgemäße Glaskeramik folgende Zusammensetzung
(in Gew.-% auf Oxidbasis):
Li2O | 2,5-5,5 |
Na2O | 0-3,0 |
K2O | 0-3,0 |
Σ Na2O + K2O | 0-4,0 |
MgO | 0-3,0 |
CaO | 0-2,5 |
SrO | 0-2,0 |
BaO | 0-3,5 |
ZnO | 0-3,5 |
Al2O3 | 18-27 |
SiO2 | 52-75 |
TiO2 | 1,2-5,5 |
ZrO2 | 0-3,0 |
SnO2 | < 1,0 |
Σ TiO2 + ZrO2 + SnO2 | 2,0-6,0 |
P2O3 | 0-8,0 |
wobei die dunkle Einfärbung durch einen Zusatz von 0,02-0,6 Gew.-% V2
O5
einstellbar ist, während die transparente Glaskeramik frei von V2
O5
ist.
Vergleichbar hierzu wird in der DE 37 03 342 C2 eine Glaskeramik und ein
Verfahren zu ihrer Herstellung beschrieben, wobei die Glaskeramik in der
Glasmatrix dispergierten Hochquarz-Mischkristallen enthält, die ein dunkles
oder schwarzes Aussehen besitzen, bei einer IR-Transmission von mindestens
80% bei 1500 nm, über eine Biegefestigkeit von wenigsten 140 N/mm2 verfü
gen, die Zusammensetzung als Läutermittel 0-2 Gew.-% As2O3 enthält und
die Einfärbung mit 0,03-0,5 Gew.-% V2O5 erfolgt. Diese Glaskeramik eignet
sich aufgrund ihrer dunklen Einfärbung bevorzugt für die Anwendung als
Kochfläche.
Die in der beschriebene DE 37 03 342 C2 Glaskeramik läßt sich nach unseren
Untersuchungen jedoch nur dann mit den beanspruchten Eigenschaften nach
dem dort beschriebenen Verfahren herstellen, wenn die Zusammensetzung
As2O3 enthält. Die Zugabe von As2O3 ist dabei zwingend erforderlich, um eine
dunkles oder schwarzes Aussehen zu erreichen und niedrige Werte der Licht
transmission einzustellen. Die Angabe des Transmissionswertes bei der Licht
wellenlänge 500 nm ist weiterhin nicht geeignet die Einfärbung richtig zu be
urteilen, da mit Vanadiumoxid eingefärbte Glaskeramiken hauptsächlich ober
halb dieser Wellenlänge durchlässig werden. Für die Beurteilung der Einfär
bung muß daher der gesamte dem Auge zugängliche Spektralbereich, d. h. die
Lichttransmission im Sichtbaren herangezogen werden.
Wenn eine geringe Eigenfärbung der erfindungsgemäßen Glaskeramiken in
transparenter Form (d. h. ohne Vanadiumoxid) gewünscht ist, sollte der TiO2
Gehalt weniger als 3 Gew.-% bevorzugt weniger als 2,5 Gew.-% betragen, weil
sonst der für die Eigenfärbung störende Eisen/Titan-Komplex vermehrt auftritt.
Die Substitution des SiO2 durch GeO2 ist möglich, hat aber wegen der Kosten
des GeO2 aus wirtschaftlichen Gründen keine Bedeutung erlangt. Glaskerami
ken verfügen abhängig von der Wahl der Gemengerohstoffe und von den Pro
zeßbedingung bei ihrer Herstellung über einen Wassergehalt der üblicherwei
se zwischen 0,01 und 0,07 Molll liegt.
Neben dem Farboxid Vanadiumoxid in Gehalten zwischen 0,02 bis 0,6 Gew.-
% können auch weitere bekannte färbende Komponente, wie z. B. Chrom-,
Mangan-, Eisen-, Kobalt-, Nickel-, Kupfer-, Selen-, Chlor-Verbindungen, einge
setzt werden, um die Färbung zu unterstützen und zur Einstellung bestimmter
Farborte. Bei dunkel eingefärbten Glaskeramiken, wird dieses weniger ge
wünscht sein, wenn hohe Transmissionen im IR erforderlich ist, da diese Kom
ponenten in der Regel im IR absorbieren. In transparenter Form kann der Ein
satz dieser alternativen färbenden Komponenten gewünscht sein, um einen
bestimmten Farbort einzustellen.
Als zugesetztes festes Reduktionsmittel hat sich besonders die Zusammen
setzungskomponente SnO2 bewährt. SnO2 verfügt vorteilhafterweise auch über
eine Läuterwirkung und kombiniert damit die Funktion von Reduktionsmittel
und Läutermittel. Als weiterer Vorteil stabilisiert SnO2, ähnlich wie As2O3 oder
Sb2O3, den pO2 der Glasschmelze gegenüber der Einwirkung von Sauerstoff
aus der Umgebungsluft. Bei dem technisch üblichen Abstehen und Rühren der
Schmelze vor der Formgebung, sowie den in der Praxis oft gewünschten
Durchsatzänderungen, ist diese Pufferwirkung vorteilhaft, um eine stabile
Transmission zu gewährleisten. Unsere Untersuchungen konnten gestützt auf
Mößbauer-Messungen zeigen, daß das Zinn ebenso wie Antimon als Redox
partner für das Vanadium wirkt. Das während der Läuterung durch Sauerstoff-
Freigabe entstandene 2-wertige Zinn wirkt beim Keramisieren als Reduktions
mittel für das eingebaute Vanadium und wird zum größten Teil wieder in den 4-
wertigen Zustand aufoxidiert (Tabelle 1, Beispiel 4 und 5). Wie die Beispiele 4
und 5 zeigen, erweist sich das Zinn als sehr wirksamer Redoxpartner für das
eingebaute Vanadium. Im vanadiumhaltigen Beispiel 5 wird fast das gesamte
2-wertige Zinn des Ausgangsglases beim Keramisieren in den 4-wertigen Zu
stand aufoxidiert. Gegenüber arsen-/antimonhaltigen Glaskeramiken wird we
niger SnO2 als As2O3 oder Sb2O3 benötigt. Es ist möglich, die gewünschte
Lichttransmission im Sichtbaren mit geringeren V2O5 Gehalten zu erreichen.
Das Zinn führt offenbar beim Keramisieren zu einem höheren Anteil von Vana
dium im färbenden Zustand. Damit lassen sich auch hohe Transmissionswerte
im IR erreichen, da der Anteil von Vanadium im nichtfärbenden Zustand gering
ist. Es ist sogar möglich, für eine 4 mm dicke Glaskeramik eine Lichtransmission
im Sichtbaren von < 1% und eine IR-Transmission bei 1600 nm von < 80%
zu erreichen (Beispiel 23 bis 27). Diese Kombination ist besonders für An
wendungen als Kochfläche vorteilhaft. Die geringen V2O5-Gehalte sind weiter
hin von Vorteil, weil das Vanadium ein relativ kostspieliger Rohstoff ist. In der
SnO2 enthaltenden vanadiumfreien Glaskeramik in transparenter Form (Bei
spiel 4) wird der Wertigkeitswechsel von Zinn beim Keramisieren in geringe
rem Ausmaß beobachtet. Dies stützt die schon bei der Mößbauer-Analyse des
Antimon gewonnene Hypothese für die Färbung mit Vanadium über einen Re
doxvorgang. Das Beispiel zeigt, daß es möglich ist, eine transparente arsen-
/antimonfreie Glaskeramik durch Zusatz von Vanadium in eine dunkel einge
färbte umzuwandeln. In der transparenten Glaskeramik wirkt das SnO2 als
Läutermittel und als Keimbildner.
Als weitere Reduktionsmittel eignen sich Metalle, Kohlenstoff und/oder aufoxi
dierbare Kohlenstoff- bzw. Metall-Verbindungen, die üblicherweise in pulvriger
und/oder flüssiger Form dem Ausgangsgemenge für die Schmelze zugesetzt
werden.
In entsprechender Weise können auch gasförmige Reduktionsmittel eingesetzt
werden, um den Redoxzustand der Schmelze zu beeinflussen. Als ein solches
gasförmiges Reduktionsmittel eignet sich Formiergas oder ein anderes was
serstoffhaltiges Gas, das in die Schmelze eingeführt wird. Beispiele für Reduk
tionsmittel sind Al- oder Si-Pulver. Diese Elemente werden aufgrund ihrer ho
hen Affinität zum Sauerstoff in der Schmelze aufoxidiert und senken den p02
der Schmelze ab. Dieser Effekt wird auch durch aufoxidierbare Koh
lenstoffverbindungen, wie z. B. SiC, TiC, Zucker, Holzkohle, Formiergas
und/oder CO erreicht. Da die genannten Spezies selbst nicht als Redoxpartner
zur Verfügung stehen, weil sie z. B. im Falle des Al und des Si nach Oxidation
fest in das Glasgerüst eingebaut sind, ist der Mechanismus im wesentlichen
der, daß sie den pO2 der Schmelze soweit absenken, daß leichter reduzierbare
Bestandteile der Schmelze statt dessen reduziert werden und damit als Re
doxpartner dienen können. Bei der Reduktion des Vanadiums werden sie wie
der aufoxidiert.
Das für die Heißformgebung in der Gegend der Verarbeitungstemperatur des
Glases geforderte günstige Entglasungsverhalten auch ohne Verwendung von
Arsen- oder Antimonoxid macht Anpassungen bei der Zusammensetzung der
Glaskeramik erforderlich. Hinsichtlich Entglasung kritische Kristallphasen sind
Mullit (Aluminiumsilikat), Baddeleyit (ZrO2), sowie Hochquarz-Mischkristalle,
Keatit-Mischkristalle und SnO2-enthaltende Kristallphasen. Beim Abkühlen der
Glasschmelze auf Verarbeitungstemperatur und darunter ist die obere Entgla
sungstemperatur (OEG), bei der die erste Kristallphase auftritt, ein Maß für
das Entglasungsverhalten. Für die Heißformgebung des Glases in der Nähe
der Verarbeitungstemperatur sollte die OEG möglichst weit unter der Verar
beitungstemperatur liegen. Für ein derart verbessertes Entglasungsverhalten
ist es erforderlich, die Bestandteile dieser kritischen Kristallphasen sowie den
Gehalt an Keimbildnern, insbesondere von SnO2, zu begrenzen.
Eine bevorzugte Glaskeramik, die eine hohe Entglasungsfestigkeit mit einer
oberen Entglasungsgrenze unterhalb der Verarbeitungstemperatur VA auf
weist, hat dabei folgende Zusammensetzung (in Gew.-% auf Oxidbasis):
Li2O | 2,5-5,5 |
Na2O | 0-3,0 |
K2O | 0-3,0 |
Σ Na2O + K2O | 0-4,0 |
MgO | 0-3,0 |
CaO | 0-2,5 |
SrO | 0-2,0 |
BaO | 0-3,5 |
ZnO | 0-3,5 |
Al2O3 | 18-27 |
SiO2 | 52-75 |
TiO2 | 1,2-5,5 |
ZrO2 | 0-3,0 |
SnO2 | < 1,0 |
Σ TiO2 + ZrO2 + SnO2 | 2,0-6,0 |
P2O3 | 0-8,0 |
wobei die dunkle Einfärbung durch den Zusatz von 0,02-0,6 Gew.-% V2
O5
einstellbar ist.
Für das Erreichen einer hohen Temperatur/Zeitbelastbarkeit, hinsichtlich Ände
rung der thermischen Ausdehnung und der Compaction sowie Compaction-
Spannung, hat es sich als notwendig erwiesen, den Gehalt an Alkalien und Er
dalkalien zu verringern, während die Gehalte an Al2O3 und SiO2 bei höheren
Werten gewählt werden müssen. Bei der dunklen Einfärbung mit Vanadiu
moxid sollte der Gehalt an V2O5 nicht mehr als 0,5 Gew.-% betragen, da auch
das Vanadiumoxid zu einer Verschlechterung der Temperatur/Zeitbelastbarkeit
führt. Bevorzugt besitzt eine erfindungsgemäße Glaskeramik daher folgende
Zusammensetzung (in Gew.-% auf Oxidbasis):
Li2O | 3,2-4,5 |
Na2O | 0-1,0 |
K2O | 0-1,0 |
Σ Na20+K2O | 0,2-1,5 |
MgO | 0-1,5 |
CaO | 0-1,0 |
SrO | 0-1,5 |
BaO | 0-2,5 |
ZnO | 0-2,5 |
Al2O3 | 20-25 |
SiO2 | 60-72 |
TiO2 | 1,5-5,3 |
ZrO2 | 0-2,4 |
SnO2 | < 0,6 |
Σ TiO2 + ZrO2 + SnO2 | 2,5-5,5 |
P2O5 | 0-3,0, |
wobei die dunkle Einfärbung durch einen Zusatz von 0,02-0,5 Gew.-% V2
O5
einstellbar ist.
Bei der chemischen Beständigkeit werden besonders hohe Anforderungen an
die Säurebeständigkeit gestellt. Die im praktischen Einsatz geforderte hydroly
tische Beständigkeit und Laugenbeständigkeit wird mit den erfindungsgemä
ßen Zusammensetzungen ohne Probleme erreicht. Hinsichtlich der Säurebe
ständigkeit sind besonders P2O5 und die Erdalkalien CaO, BaO, sowie die AI
kalien, V2O5 und in geringerem Ausmaß auch höhere Gehalte von Al2O3
nachteilig. Bevorzugt besitzt diesbezüglich eine erfindungsgemäße Glaskera
mik folgende Zusammensetzung (in Gew.-% auf Oxidbasis):
Li2O | 3,2-4,5 |
Na2O | 0-1,0 |
K2O | 0-1,0 |
Σ Na2O + K2O | 0,2-1,5 |
MgO | 0-2,0 |
CaO | 0-1,0 |
SrO | 0-1,50 |
BaO | 0-2,0 |
ZnO | 0-2,5 |
Al2O3 | 19-23 |
SiO2 | 62-72 |
TiO2 | 1,5-5,3 |
ZrO2 | 0-2,5 |
SnO2 | < 0,6 |
Σ TiO2 + ZrO2 + SnO2 | 2,5-5,5 |
P2O5 | 0-2,0 |
wobei die dunkle Einfärbung durch einen Zusatz von 0,02-0,5 Gew.-% V2
O5
einstellbar ist.
Die deutliche Verbesserung der Stabilität der Transmission gegenüber Tempe
ratur/Zeitbelastung (Nachdunklung) wird infolge des fehlenden Antimons bzw.
Arsens beobachtet. Es wird dahingehend gedeutet, daß das überschüssige 3-
wertige Antimon bzw. Arsen auch beim praktischen Einsatz der Glaskeramik
bei hohen Temperaturen z. B. in den Kochzonen von Kochflächen noch in der
Lage ist, das Vanadium zu reduzieren und vom nicht färbenden in den färben
den Zustand zu überführen. Eine besonders gute Stabilität der Transmission
gegenüber nachfolgenden ZeitiTemperaturbelastungen in der Praxis wird mit
dem angegebenen Zusammensetzungsbereich (in Gew.-% auf Oxidbasis) er
reicht:
Li2O | 3,2-4,5 |
Na2O | 0-1,0 |
K2O | 0-1,0 |
Σ Na2O + K2O | 0,2-1,5 |
MgO | 0-1,5 |
CaO | 0-1,0 |
Sr0 | 0-1,5 |
BaO | 0-2,0 |
ZnO | 0-2,0 |
Al2O3 | 20-23 |
SiO2 | 62-70 |
TiO2 | 1,5-5,0 |
ZrO2 | 0-2,4 |
SnO2 | < 0,4 |
Σ TiO2 + ZrO2 + SnO2 | 2,5-5,5 |
P2O5 | 0-3,0, |
wobei die dunkle Einfärbung durch einen Zusatz von 0,02-0,3 Gew.-% V2
O5
einstellbar ist.
Die für die chemischen Läutermittel Arsen- und Antimonoxid geltende Umwelt
problematik trifft auch in geringerem Maße auf das Bariumoxid zu. Bariumhal
tige Rohstoffe, insbesondere wenn sie wasserlöslich sind, wie z. B. Bariumchlo
rid und Bariumnitrat sind toxisch und erfordern besondere Vorsichtsmaßnah
men beim Einsatz. In den erfindungsgemäßen Glaskeramikzusammensetzun
gen ist es möglich, auf den Einsatz von BaO zu verzichten, insbesondere bis
auf unvermeidliche Spuren.
Die erfindungsgemäßen Glaskeramikzusammensetzungen können ähnlich wie
bekannte Glaskeramiken durch eine zusätzliche Temperaturbehandlung bei
Temperaturen zwischen ca. 900 und 1200°C in eine Keatit-Mischkristall ent
haltende Glaskeramik umgewandelt werden. Glaskeramiken dieses Typs ver
fügen über eine höhere Temperaturbelastbarkeit, allerdings zu Lasten einer
Erhöhung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten, der zwischen Raum
temperatur und 700°C in der Größenordnung von ca. 1 × 10-6/K liegt. Diese
Umwandlung ist in der Regel mit einem Kristallwachstum verbunden, so daß
die mit Hochquarz-Mischkristall enthaltenden Glaskeramiken erreichbare
Transparenz üblicherweise verloren geht. Die Keatit-Mischkristall enthaltenen
Glaskeramiken sind meist transluzent bis opak weiß. Bei Verwendung von
Farboxiden wird der Weißton entsprechend überfärbt.
Vorzugsweise findet eine erfindungsgemäße Glaskeramik bzw. eine nach dem
erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Glaskeramik Verwendung in trans
parenter Form als Brandschutzglas, Kaminsichtscheibe, Kochgeschirr und in
dunkel eingefärbter Form als beheizbare Platte zum Kochen und Grillen, sowie
als Substratmaterial für Waferstages oder Spiegelträger für Teleskope.
Die vorliegende Erfindung wird mit Hilfe der folgenden Beispiele weiter ver
deutlicht.
Für einige Ausführungsbeispiele sind in Tabelle 1 und 2 Zusammensetzungen
der Glaskeramikausgangsgläser aufgeführt. In Tabelle 1 und 3 sind die Eigen
schaften der zugehörigen Glaskeramiken zusammengestellt.
Die Ausführungsbeispiele von Tabelle 1 verdeutlichen den Redoxvorgang, der
für die Einfärbung durch Vanadiumoxid beim Keramisieren erforderlich ist und
wurden insbesondere im Zusammenhang mit den Ergebnissen der Mößbauer
messungen bereits im Text diskutiert. Die Ausgangsgläser von Tabelle 1
wurden, unter Verwendung von in der Glasindustrie üblichen Rohstoffen, bei
Temperaturen von ca. 1620°C erschmolzen und geläutert. Nach dem
Schmelzen in Tiegeln aus gesintertem Kieselglas wurden die Schmelzen in
Platintiegel umgegossen und bei Temperaturen von ca. 1580°C über 30 Mi
nuten homogenisiert. Nach Abstehen bei ca. 1640°C, 1 Stunde wurden Guß
stücke von ca. 140 × 100 × 30 mm Größe gegossen und in einem Kühlofen
beginnend ab ca. 660°C auf Raumtemperatur abgekühlt. Aus diesen Guß
stücken wurden die Prüfmuster, z. B. Stäbe für die Messung des thermischen
Ausdehnungskoeffizienten und Plättchen für die Messung der Transmission,
herauspräpariert. Die noch glasigen Muster wurden anschließend mit den auf
geführten Keimbildungs- und Kristallisationsbedingungen in die Glaskeramik
umgewandelt. Nach schnellem Aufheizen auf 600°C wird das Aufheizen auf
die Keimbildungstemperatur und die weitere Erhöhung von Keimbildungstem
peratur auf Kristallisationstemperatur mit einer einheitlichen Heizrate von 2,5
°C/min durchgeführt. Die Abkühlung von Maximaltemperatur erfolgte bis ca.
600°C mit einer Abkühlrate von ca. 4°C/min, anschließend durch Abschalten
der Ofenheizung. Die Beispiele 1 und 2 sind konventionell mit Antimon geläu
terte Glaskeramiken und sind zu Vergleichszwecken aufgeführt. Durch die
Wirkung des eingebauten Antimons als Redoxpartner für das Vanadiumoxid ist
es möglich, sowohl transparente als auch dunkel eingefärbte Glaskeramiken
mit Hochquarz-Mischkristall als vorherrschende Kristallphase zu realisieren.
Das Vergleichsbeispiel 3 zeigt, daß es bei fehlendem Antimon nur mit Vanadi
umoxid allein ohne Redoxpartner nicht möglich ist, die dunkle Einfärbung zu
erreichen. Die erfindungsgemäßen Beispiele 4 und 5 zeigen, daß es bei Ver
wendung von SnO2 als Reduktionsmittel, sowohl möglich ist, eine transparente
Glaskeramik zu realisieren (Beispiel 4), als auch bei Zusatz von Vanadiumoxid
eine dunkel eingefärbte Glaskeramik (Beispiel 5). Die Verwendung von For
miergas als Reduktionsmittel zeigt Beispiel 6. Das Formiergas mit einer Zu
sammensetzung H2/N2 = 5/95 Vol% wurde 3 Stunden lang mit 2,3 l/min in die
1640°C heiße Glasschmelze eingeleitet. Die Beispiele 1 bis 6 verfügen über
gleiche Grundzusammensetzung und unterscheiden sich nur durch die Zusät
ze an Farboxid, Läuter- und Reduktionsmittel. Beispiel 7 ist eine Grundzu
sammensetzung, die reich ist an dem Keimbildneroxid TiO2, weil auf den
Keimbildner ZrO2 verzichtet wird. Als Reduktionsmittel wird 0,1 Gew.-% Holz
kohle dem Ausgangsgemenge für die Glasschmelze zugesetzt.
Die Messung des Lichttransmissionsgrades τ im Bereich des sichtbaren Lich
tes erfolgt nach DIN 5033. Die erfindungsgemäßen Beispiele zeigen wie ef
fektiv mit den eingesetzten Reduktionsmitteln die Einfärbung durch Vanadiu
moxid erreicht wird. Mit den Beispielen 6 und 7 wird bei 4 mm Dicke für das
menschliche Auge fast vollständige Undurchsichtigkeit erreicht. Die Transmis
sion im sichtbaren Grenzbereich bei 700 nm ist sehr gering. Durch Verringe
rung des V2O5-Gehaltes oder des Reduktionsmittels lassen sich auch pro
blemlos höhere Lichttransmissionsgrade und damit verbunden auch höhere
Werte für die IR-Transmission einstellen. Ebenso sind die gewünschten niedri
gen Werte der Lichttransmission mit den eingesetzten Reduktionsmitteln
auch für kleinere Dicken als 4 mm zu erreichen.
Die Gußstücke Beispiele 4 und 5 zeichnen sich durch eine ähnlich gute Bla
senqualität wie die Gußstücke der konventionell mit Antimon geläuterten Bei
spiel 1 und 2 aus, da das SnO2 bei hohen Temperaturen, wie sie für die Glas
keramikschmelze üblich sind, als Läutermittel wirkt. Das läutermittelfreie Ver
gleichsbeispiel 3 ist dagegen sehr blasig, läßt sich bezüglich seines Transmis
sionsverhaltens aber eindeutig charakterisieren.
Die Ausführungsbeispiele der Tabelle 1 verfügen aufgrund ihres Gehaltes an
Hochquarz-Mischkristallen als vorherrschender Kristallphase über die ge
wünschten sehr niedrige Werte der thermischen Ausdehnung gemessen im
Temperaturbereich zwischen Raumtemperatur und 700°C.
Weitere Beispiele sind aus Tabelle 2 und 3 ersichtlich. Tabelle 2 zeigt die Zu
sammensetzung und Eigenschaften der Ausgangsgläser. Bei den in Tabelle 2
angegebenen Kristallphasen handelt es sich um, hinsichtlich der oberen Ent
glasungstemperatur, kritische Kristallphasen. Tabelle 3 zeigt die Keramisie
rungsbedingungen und die Eigenschaften der erhaltenen Glaskeramiken.
Bei den Beispielen wurde zum Erreichen guter Blasenqualitäten eine
Hochtemperaturläuterung eingesetzt. Als Reduktionsmittel und bei hohen
Temperaturen wirksames Läutermittel wird die Zusammensetzungskompo
nente SnO2 verwendet. Die Ausgangsgläser wurden, unter Verwendung von
in der Glasindustrie üblichen Rohstoffen, in einem hochfrequenzbeheizten 4
I-Tiegel aus gesintertem Kieselglas bei Temperaturen um 1750°C einge
schmolzen. Nachdem das Gemenge vollständig aufgeschmolzen war, wurde
bei 1975°C, 1 Stunde geläutert. Bei den hohen Temperaturen wird infolge
niedriger Viskosität der Glasschmelze eine hohe Geschwindigkeit für den Bla
senaufstieg und damit eine gute Blasenqualität erreicht. Vor Ausgießen der
geläuterten Glasschmelze wurde die Temperatur auf etwa 1750°C abgesenkt
und Gußstücke von ca. 170 × 250 × 50 mm Größe gegossen. Die Gußstück
wurden zur Vermeidung von Spannungen in einem Kühlofen beginnend bei ei
ner Temperatur von etwa 15°C unter der Transformationstemperatur der Glä
ser auf Raumtemperatur abgekühlt. Aus den Gußstücken wurden die Prüfmu
ster für die Messungen präpariert.
Die Vergleichsbeispiele 8, 9 und 10 aus Tabelle 2 und 3 entsprechen kommer
ziellen mit As2O3 und/oder Sb2O3 geläuterten Glaskeramiken, die bereits be
züglich ihrer Eigenschaften optimiert wurden.
Die oberen Entglasungstemperaturen (OEG) liegen wie gewünscht unterhalb
den Verarbeitungstemperaturen VA der Gläser (Tabelle 2). Die bei der OEG
auftretenden kritischen Kristallphasen sind in der Tabelle aufgeführt. Zur Mes
sung der OEG werden die Gläser in Platintiegeln aufgeschmolzen. Anschlie
ßend werden die Platintiegeln für 5 Stunden bei verschiedenen Temperaturen
im Bereich der Verarbeitungstemperatur gehalten. Die oberste Temperatur bei
der die ersten Kristalle auftreten bestimmt die OEG.
Die Keramisierung wurde wie bei den vorhergehenden Beispielen durchge
führt. Die Keimbildungs- und Kristallisationsbedingungen sind aus Tabelle 3
ersichtlich. Die Heizraten entsprechen denen der Beispiele aus Tabelle 1. Die
Beispiele verfügen aufgrund ihres Gehaltes an Hochquarz-Mischkristallen als
vorherrschender Kristallphase über die gewünschten sehr niedrigen Werte für
die thermische Ausdehnung gemessen im Temperaturbereich zwischen
Raumtemperatur und 700°C.
Mit den erfindungsgemäßen Beispielen wird auch ohne Verwendung von
As2O3 oder Sb2O3 die geforderte niedrige Lichttransmission erreicht. Die Tem
peratur/Zeitbelastbarkeit ist gegenüber den Vergleichsbeispielen deutlich ver
bessert. Bei nachfolgenden Temperungen ändern sich thermische Ausdeh
nung, Transmission (Nachdunkelung) in geringerem Ausmaß. Compaction so
wie die damit verbundene Compaction-Spannung der erfindungsgemäßen
Glaskeramiken sind verbessert. In der Tabelle 3 sind die verwendeten Tem
perbedingungen angegeben. Die compaction wird als Längenänderung eines
100 mm langen Stabes bei Temperung gemessen. Die Säurebeständigkeit
der erfindungsgemäßen Glaskeramiken wird als Werkstoffprüfung an Platten
mit polierter Oberflächen nach DIN 12116 gemessen. Die Tabelle 3 zeigt so
wohl den Gewichtsverlust der Prüfplatten bei der Säurebehandlung als auch
die Einstufung in die DIN-Klasse.
Das Beispiel 28 zeigt eine transparente Glaskeramik, die mit V2O5 einfärbbar
ist. Die Tabelle 3 zeigt die Eigenschaften für die Glaskeramik mit Hochquarz-
Mischkristall als vorherrschender Kristallphase. Durch eine zusätzliche Tempe
raturbehandlung bei 1100°C, 2 h wurde die transparente Glaskeramik in eine
weiße Glaskeramik mit Keatit-Mischkristall als vorherrschende Kristallphase
umgewandelt.
Claims (29)
1. Transparente, mit Vanadiumoxid-Zusatz dunkel einfärbbare Glaskeramik
mit Hochquarz-Mischkristallen als vorherrschende Kristallphase, wobei die
Glaskeramik, bis auf unvermeidliche Spuren, keines der chemischen Läu
termittel Arsenoxid und/oder Antimonoxid enthält und die dunkel einge
färbte Glaskeramik eine Lichttransmission im Sichtbaren von t < 5% und
eine IR-Transmission bei 1600 nm von größer 65% für die 4 mm dicke
Glaskeramik aufweist, die durch eine Kombination des Farboxids Vanadiu
moxid mit wenigstens einem der Glasschmelze zugesetzten festen, flüssi
gen und/oder gasförmigen Reduktionsmittel eingestellt ist.
2. Glaskeramik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die transpa
rente, nicht eingefärbte Glaskeramik eine Lichttransmission im Sichtbaren
von t < 80% aufweist.
3. Glaskeramik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch
Kombination des Farboxids Vanadiumoxid mit wenigstens einem der Glas
schmelze zugesetzten festen, flüssigen oder gasförmigen Reduktionsmittel
dunkel eingefärbte Glaskeramik eine Lichttransmission im Sichtbaren von t
< 2,5% und eine IR-Transmission bei 1600 nm von größer 70% für die 4
mm dicke Glaskeramik aufweist.
4. Glaskeramik nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, ge
kennzeichnet dadurch, daß zum Erreichen einer geringen Blasenzahl der
Glaskeramik wenigstens ein alternatives chemisches Läutermittel, wie z. B.
SnO2, CeO2, Sulfatverbindungen, Chlorid-Verbindungen, der Glasschmelze
zugesetzt ist und/oder die Glasschmelze physikalisch, z. B. mittels Unter
druck und/oder mittels Hochtemperatur, geläutert ist.
5. Glaskeramik nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, ge
kennzeichnet durch eine Zusammensetzung (in Gew.-% auf Oxidbasis)
von:
Li2O 2,5-5,5
Na2O 0-3,0
K2O 0-3,0
Σ Na2O + K2O 0-4,0
MgO 0-3,0
CaO 0-2,5
SrO 0-2,0
BaO 0-3,5
ZnO 0-3,5
Al2O3 18-27
SiO2 52-75
TiO2 1,2-5,5
ZrO2 0-3,0
SnO2 < 1,0
Σ TiO2 + ZrO2 + SnO2 2,0-6,0
P2O5 0-8,0,
wobei die dunkle Einfärbung durch einen Zusatz von 0,02-0,6 Gew.-%
V2O5 und ggf. durch Zusatz weiterer färbender Komponenten, wie Cr-, Mn-,
Fe-, Co-, Cu-, Ni-, Se-, Cl-Verbindungen, zur Unterstützung der Färbung
und Einstellung bestimmter Farborte einstellbar ist, während die transpa
rente Glaskeramik frei von V2O5 ist.
6. Glaskeramik nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, ge
kennzeichnet durch einen TiO2-Gehalt von weniger als 3 Gew.-%, bevor
zugt weniger als 2,5 Gew.-%, um die Vorteile der dunklen Einfärbbarkeit mit
Vanadiumoxid mit einer geringen Eigenfärbung der transparenten Glaske
ramik zu verbinden.
7. Glaskeramik nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, ge
kennzeichnet dadurch, daß die Reduktionsmittel die Zusammensetzungs
komponente SnO2, Metalle, Kohlenstoff und/oder aufoxidierbare Kohlen
stoff- und/oder Metallverbindungen sind, wobei die Reduktionsmittel bevor
zugt dem Ausgangsgemenge der Glasschmelze zugesetzt sind.
8. Glaskeramik nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, ge
kennzeichnet dadurch, daß die Reduktionsmittel Formiergase und/oder an
dere wasserstoffhaltiges Gase sind, wobei die Reduktionsmittel bevorzugt
in die Glasschmelze eingeführt bzw. eingeleitet sind.
9. Glaskeramik nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, ge
kennzeichnet durch eine hohe Entglasungsfestigkeit mit einer oberen Ent
glasungsgrerize unterhalb der Verarbeitungstemperatur VA und einer Zu
sammensetzung (in Gew.-% auf Oxidbasis) von:
Li2O 3,0-4,5
Na2O 0-1,5
K2O 0-1,5
Σ Na2O + K2O 0,2-2,0
MgO 0-2,0
CaO 0-2,0
SrO 0-2,0
BaO 0-3,0
ZnO 0-2,5
Al2O3 19-23
SiO2 52-70
TiO2 1,5-5,3
ZrO2 0-2,4
SnO2 < 0,5
Σ TiO2 + ZrO2 + SnO2 2,5-5,5
P2O5 0-8,0,
wobei die dunkle Einfärbung durch den Zusatz von 0,02-0,6 Gew.-% V2O5
einstellbar ist.
10. Glaskeramik nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, ge
kennzeichnet durch eine hohe Temperatur/Zeit-Belastbarkeit hinsichtlich
Änderungen der thermischen Ausdehnung und der Compaction sowie
Compaction-Spannung mit einer Zusammensetzung (in Gew.-% auf Oxid
basis) von:
Li2O 3, 2-4,5
Na2O 0-1,0
K2O 0-1,0
Σ Na2O + K2O 0,2-1,5
MgO 0-1,5
CaO 0-1,0
SrO 0-1,5
BaO 0-2,5
ZnO 0-2,5
Al2O3 20-25
SiO2 60-72
TiO2 1,5-5,3
ZrO2 0-2,4
SnO2 < 0,6
Σ TiO2 + ZrO2 + SnO2 2,5-5,5
P2O5 0-3,0,
wobei die dunkle Einfärbung durch einen Zusatz von 0,02-0,5 Gew.-%
V2O5 einstellbar ist.
11. Glaskeramik nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, ge
kennzeichnet durch eine gute chemische Beständigkeit und eine Zusam
mensetzung- (in Gew.-% auf Oxidbasis) von:
Li2O 3,2-4,5
Na2O 0-1,0
K2O 0-1,0
Σ Na2O + K2O 0,2-1,5
MgO 0-2,0
CaO 0-1,0
SrO 0-1,5
BaO 0-2,0
ZnO 0-2,5
Al2O3 19-23
SiO2 62-72
TiO2 1,5-5,3
ZrO2 0-2,5
SnO2 <0,6
Σ TiO2 + ZrO2 + SnO2 2,5-5,5
P2O5 0-2,0,
wobei die dunkle Einfärbung durch einen Zusatz von 0,02-0,5 Gew.-%
V2O5 einstellbar ist.
12. Glaskeramik nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, ge
kennzeichnet durch eine hervorragende Stabilität der Transmission gegen
über Temperatur/Zeit-Belastung und eine Zusammensetzung (in Gew.-%
auf Oxidbasis) von:
Li2O 3,2-4,5
Na2O 0-1,0
K2O 0-1,0
Σ Na2O + K2O 0,2-1,5
MgO 0-1,5
CaO 0-1,0
SrO 0-1,5
BaO 0-2,0
ZnO 0-2,0
Al2O3 20-23
SiO2 62-70
TiO2 1,5-5,0
ZrO2 0-2,4
SnO2 <0,4
Σ TiO2 + ZrO2 + SnO2 2,5-5,5
P2O5 0-3,0
wobei die dunkle Einfärbung durch einen Zusatz von 0,02-0,3 Gew.-%
V2O5 einstellbar ist.
13. Glaskeramik nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Glaskeramik technisch frei von BaO ist.
14. Glaskeramik nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Glaskeramik durch eine zusätzliche Tempe
raturbehandlung in eine Keatit-Mischkristall enthaltende Glaskeramik um
gewandelt ist.
15. Verfahren zur Herstellung einer transparenten, mit Vanadiumoxid-Zusatz
dunkel einfärbbaren Glaskeramik mit Hochquarz-Mischkristallen als vor
herrschende Kristallphase, wobei, bis auf unvermeidliche Spuren, auf die
chemischen Läutermittel Arsenoxid und/oder Antimonoxid verzichtet und
die dunkel eingefärbte Glaskeramik mit einer Lichttransmission im Sichtba
ren von t < 5% und einer IR-Transmission bei 1600 nm von größer 65%
für die 4 mm dicke Glaskeramik durch eine Kombination des Farboxids Va
nadiumoxid mit wenigstens einem der Glasschmelze zugesetzten festen,
flüssigen und/oder gasförmigen Reduktionsmittel eingestellt wird.
16. Verfahren zur Herstellung einer Glaskeramik nach Anspruch 15, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Lichttransmission im Sichtbaren von t < 80%
der transparenten, nicht eingefärbten 4 mm dicken Glaskeramik eingestellt
wird.
17. Verfahren zur Herstellung einer Glaskeramik nach Anspruch 15, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Lichttransmission im Sichtbaren von t < 2,5%
und eine IR-Transmission bei 1600 nm von größer 70% für die 4 mm dicke,
durch Kombination des Farboxids Vanadiumoxid mit wenigstens einem
der Glasschmelze zugesetzten festen, flüssigen oder gasförmigen Redukti
onsmittel dunkel eingefärbte Glaskeramik eingestellt wird.
18. Verfahren zur Herstellung einer Glaskeramik nach wenigstens einem der
vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, daß zum Erreichen
einer geringen Blasenzahl der Glaskeramik wenigstens ein alternatives
chemisches Läutermittel, wie z. B. SnO2, CeO2, Sulfatverbindungen, Chlo
rid-Verbindungen, der Glasschmelze zugesetzt wird und/oder die Glas
schmelze physikalisch, z. B. mittels Unterdruck und/oder mittels Hochtem
peratur, geläutert wird.
19. Verfahren zur Herstellung einer Glaskeramik nach wenigstens einem der
vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, daß eine Zusam
mensetzung (in Gew.-% auf Oxidbasis):
Li2O 2,5-5,5
Na2O 0-3,0
K2O 0-3,0
Σ Na2O + K2O 0-4,0
MgO 0-3,0
CaO 0-2, 5
SrO 0-2,0
BaO 0-3,5
ZnO 0-3,5
Al2O3 18-27
SiO2 52-75
TiO2 1,2-5,5
ZrO2 0-3,0
SnO2 < 1,0
Σ TiO2 + ZrO2 + SnO2 2,0-6,0
P2O5 0-8,0
verwendet wird, wobei die dunkle Einfärbung durch einen Zusatz von
0,02-0,6 Gew.-% V2O5 und ggf. durch Zusatz weiterer färbender Komponenten
wie Cr-, Mn-, Fe-, Co-, Cu-, Ni-, Se-, Cl-Verbindungen zur Unterstützung
der Färbung und Einstellung bestimmter Farborte eingestellt wird, während
der transparenten Glaskeramik kein V2O5 zugesetzt wird.
20. Verfahren zur Herstellung einer Glaskeramik nach wenigstens einem der
vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, daß ein TiO2-Gehalt
von weniger als 3 Gew.-% eingestellt wird, bevorzugt weniger als 2,5 Gew.-%,
um die Vorteile der dunklen Einfärbbarkeit mit Vanadiumoxid mit einer
geringen Eigenfärbung der transparenten Glaskeramik zu verbinden.
21. Verfahren zur Herstellung einer Glaskeramik nach wenigstens einem der
vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, daß die Zusammen
setzungskomponente SnO2, Metalle, Kohlenstoff und/oder aufoxidierbare
Kohlenstoff und/oder Metallverbindungen als Reduktionsmittel verwendet
werden, wobei die Reduktionsmittel bevorzugt dem Ausgangsgemenge der
Glasschmelze zugesetzt werden.
22. Verfahren zur Herstellung einer Glaskeramik nach wenigstens einem der
vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, daß Formiergase
und/oder andere wasserstoffhaltiges Gase als Reduktionsmittel verwendet
werden, wobei die Reduktionsmittel bevorzugt in die Glasschmelze einge
führt bzw. eingeleitet werden.
23. Verfahren zur Herstellung einer Glaskeramik nach wenigstens einem der
vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine hohe Entgla
sungsfestigkeit mit einer oberen Entglasungsgrenze unterhalb der Verar
beitungstemperatur VA, wobei eine Zusammensetzung (in Gew.-% auf
Oxidbasis) von:
Li2O 3,0-4,5
Na2O 0-1,5
K2O 0-1,5
Σ Na2O + K2O 0,2-2,0
MgO 0-2,0
CaO 0-2,0
SrO 0-2,0
BaO 0-3,0
ZnO 0-2,5
Al2O3 19-23
SiO2 52-70
TiO2 1,5-5,3
ZrO2 0-2,4
SnO2 < 0,5
Σ TiO2 + ZrO2 + SnO2 2,5-5,5
P2O5 0-8,0
verwendet und die dunkle Einfärbung durch den Zusatz von 0,02-0,6
Gew.-% V2O5 eingestellt wird.
24. Verfahren zur Herstellung einer Glaskeramik nach wenigstens einem der
vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine hohe Tempera
tur/Zeit-Belastbarkeit hinsichtlich Änderungen der thermischen Ausdehnung
und der Compaction sowie Compaction-Spannung, wobei eine Zusammen
setzung (in Gew.-% auf Oxidbasis) von:
Li2O 3,2-4,5
Na2O 0-1,0
K2O 0-1,0
Σ Na2O + K2O 0,2-1,5
MgO 0-1,5
CaO 0-1,0
SrO 0-1,5
BaO 0-2,5
ZnO 0-2,5
Al2O3 20-25
SiO2 60-72
TiO2 1,5-5,3
ZrO2 0-2,4
SnO2 < 0,6
Σ TiO2 + ZrO2 + SnO2 2,5-5,5
P2O5 0-3,0
verwendet und die dunkle Einfärbung durch einen Zusatz von 0,02-0,5
Gew.-% V2O5 eingestellt wird.
25. Verfahren zur Herstellung einer Glaskeramik nach wenigstens einem der
vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine gute chemische
Beständigkeit, wobei eine Zusammensetzung (in Gew.-% auf Oxidbasis)
von:
Li2O 3,2-4,5
Na2O 0-1,0
K2O 0-1,0
Σ Na2O + K2O 0,2-1,5
MgO 0-2,0
CaO 0-1,0
SrO 0-1,5
BaO 0-2,0
ZnO 0-2,5
Al2O3 9-23
SiO2 62-72
TiO2 1,5-5,3
ZrO2 0-2,5
SnO2 < 0,6
Σ TiO2 + ZrO2 + SnO2 2,5-5,5
P2O5 0-2,0
verwendet und die dunkle Einfärbung durch einen Zusatz von 0,02-0,5
Gew.-% V2O5 eingestellt wird.
26. Verfahren zur Herstellung einer Glaskeramik nach wenigstens einem der
vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine hervorragende
Stabilität der Transmission gegenüber Temperatur/Zeit-Belastung, wobei
eine Zusammensetzung (in Gew.-% auf Oxidbasis) von:
Li2O 3,2-4,5
Na2O 0-1,0
K2O 0-1,0
Σ Na2O + K2O 0,2-1,5
MgO 0-1,5
CaO 0-1,0
SrO 0-1,5
BaO 0-2,0
ZnO 0-2,0
Al2O3 20-23
SiO2 62-70
TiO2 1,5-5,0
ZrO2 0-2,4
SnO2 < 0,4
Σ TiO2 + ZrO2 + SnO2 2,5-5,5
P2O5 0-3,0
verwendet und die dunkle Einfärbung durch einen Zusatz von 0,02-0,3
Gew.-% V2O5 eingestellt wird.
27. Verfahren zur Herstellung einer Glaskeramik nach wenigstens einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung
der Glaskeramik, bis auf unvermeidliche Spuren, kein BaO verwendet wird.
28. Verfahren zur Herstellung einer Glaskeramik nach wenigstens einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Glaskeramik
durch eine zusätzliche Temperaturbehandlung in eine Keatit-Mischkristall
enthaltende Glaskeramik umgewandelt wird.
29. Verwendung einer Glaskeramik nach wenigstens einem der vorhergehen
den Ansprüche in transparenter Form als Brandschutzglas, Kaminsicht
scheibe oder Kochgeschirr und in dunkel eingefärbter Form als Kochfläche,
sowie als Substratmaterial für Waferstages oder Spiegelträger für Telesko
pe.
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