DE19943103A1 - Hochgefüllte SiO2-Dispersion, Verfahren zu ihrer Herstellung und Verwendung - Google Patents
Hochgefüllte SiO2-Dispersion, Verfahren zu ihrer Herstellung und VerwendungInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft hochgefüllte SiO 2 -Dispersionen, Verfahren zu ihrer Herstellung sowie Verfahren, um aus der Dispersion poröse, amorphe SiO 2 -Formkörper mit extrem hohen Füllgraden herzustellen. DOLLAR A Bei der erfindungsgemäßen Dispersion handelt es sich um eine homogene, sehr gut gießfähige Dispersion von amorphen, SiO 2 -Partikeln in einem Dispersionsmittel, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie einen Füllgrad von mindestens 80 Gew.-% an amorphen Sio 2 -Partikeln aufweist.
Description
Die Erfindung betrifft hochgefüllte SiO2-Dispersionen, Verfah
ren zu ihrer Herstellung sowie Verfahren um aus der Dispersion
poröse amorphe SiO2-Formkörper mit extrem hohen Füllgraden her
zustellen, diese Formkörper und ihre Herstellung.
Poröse, amorphe SiO2-Formkörper werden auf vielen technischen
Gebieten benutzt. Als Beispiele seien Filtermaterialien, Wärme
dämmmaterialien oder Hitzeschilder genannt.
Ferner können aus amorphen, porösen SiO2-Formkörpern mittels
Sinterung und/oder Schmelzen Quarzgüter aller Art hergestellt
werden. Hochreine poröse SiO2-Formkörper können dabei z. B. als
"preform" für Glasfasern oder Lichtleitfasern dienen. Darüber
hinaus können auf diesem Wege auch Tiegel für das Ziehen von
Siliziumeinkristallen hergestellt werden.
Unabhängig von der Verwendung der porösen Formkörper ist man
immer bestrebt, einen möglichst endkonturnahen Formkörper her
zustellen. Daß heißt, im Laufe der Herstellung des Formkörpers
darf nur wenig bis überhaupt kein Schrumpf auftreten.
Poröse SiO2-Formkörper können prinzipiell mittels Verpressen
entsprechender SiO2-Pulver, oder über einen naßchemischen Pro
zeß hergestellt werden.
Bei den aus der Keramik bekannten Verfahren zum Verpressen von
Pulvern z. B. kalt oder heiß isostatischen Preßverfahren müssen
in der Regel Bindemittel organischer Natur zugesetzt werden, um
einen stabilen Grünkörper zu erhalten. Diese Bindemittel müssen
in einem späteren Schritt wieder herausgelöst oder verbrannt
werden. Daß ist technisch aufwendig, teuer und führt zu unge
wollten Verunreinigungen, die es insbesondere bei der Herstel
lung von Tiegeln zum Ziehen von Siliziumeinkristallen unbedingt
zu vermeiden gilt.
Der bevorzugte Weg zur Darstellung von porösen SiO2-Formkörpern
ist daher der naßchemische Weg. Ein aus der Literatur bekanntes
Verfahren ist der Sol-Gel Prozeß. Dabei geht man im allgemeinen
von in Lösemitteln gelösten siliziumhaltigen Monomeren aus
(Sol), die mittels Hydrolyse und/oder Polykondensation ein
nanoporöses dreidimensionales SiO2- Netzwerk (Gel) bilden. Durch
unterkritische oder überkritische Trocknung wird dann der porö
se Formkörper erhalten. Neben den zumeist teuren Ausgangssub
stanzen können dabei nur Gele mit einem Feststoffgehalt von et
wa 10-20 Gew.-% erhalten werden. Beim unterkritischen Trocknen
kommt es daher zu einem extrem hohen Schrumpf, womit endkontur
nahe Formkörper nicht reproduzierbar hergestellt werden können.
Wird eine überkritische Trocknung durchgeführt, so schrumpft
der Formkörper zwar nicht, er hat dann aber nur einen Fest
stoffgehalt von 10-20 Gew.-%.
Ein Weg um SiO2-Formkörper mit einem höheren Feststoffgehalt zu
erhalten, ist in EP 705797 beschrieben. Hier werden dem Sol zu
sätzlich hochdisperse Kieselsäureteilchen (sog. Fumed Silica)
zugesetzt. Damit kann ein Feststoffgehalt von etwa 40 Gew.-% er
halten werden. Jedoch ist die Herstellung des Sols weiterhin
teuer und die Trocknung aufwendig.
Ein weiteres Verfahren ist in EP 318100 beschrieben. Dabei wird
eine Dispersion aus hochdisperser Kieselsäure (fumed Silica),
mit Teilchen im Größenbereich von 10-500 nm in Wasser herge
stellt. Nach dem Formen und Erstarren der Dispersion wird mit
tels Trocknung der entsprechende Formkörper erhalten. Dabei er
hält man Feststoffgehalte von bis zu 60 Gew.-%.
EP 653381 und DE-OS 22 18 766 offenbaren ein Schlickergußverfah
ren bei dem eine Dispersion aus Quarzglasteilchen mit einer
Partikelgröße von 0,45 bis 70 µm, vorzugsweise von 1-10 µm in
Wasser hergestellt wird. Der erreichbare Feststoffanteil der
Dispersion liegt zwischen 78 und 79 Gew.-%. Die Dispersion wird
anschließend in einer porösen Form durch langsamen Wasserentzug
verfestigt und nach Entformung getrocknet. Durch dieses Verfah
ren sind zwar Formkörper mit recht hohen Feststoffgehalten her
stellbar, jedoch ist das Schlickergußverfahren aufgrund des
diffusionsabhängigen Wasserentzuges sehr zeitintensiv und nur
für dünnwandige Formteile anwendbar. Ferner kann der Wasserent
zug mittels poröser Formen zu einem unerwünschten Dichtegra
dienten innerhalb des Formkörpers führen.
Will man auf ein aufwendiges Schlickergußverfahren verzichten
und trotzdem möglichst endkonturnahe Formkörper herstellen, so
müssen Dispersionen mit extrem hohen Feststoffanteil verwirk
licht werden. Dies führt in der Praxis zu großen Problemen, da
dispergierte SiO2-Partikel einen stark thixotropen Effekt ver
ursachen. Während des Dispergierens tritt eine dilatante Phase
auf. Das macht sich dadurch bemerkbar, daß die Viskosität der
Suspension mit zunehmender Scherung ansteigt. Um eine noch gut
gießfähige, jedoch hochgefüllte Dispersion zu erreichen, bedarf
es einem aufwendigen Verfahren mit einem Wechsel von geringer
Scherung während des Einrührens und hoher Scherung während des
Homogenisierens.
Wegen der sehr raschen Verfestigung einer solch hochgefüllten
Suspension bereitet es auch Schwierigkeiten, eine homogene For
mung der Dispersion zu verwirklichen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, eine mit
SiO2-Partikeln hochgefüllte, homogene und sehr gut gießfähige
Dispersion zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird durch eine homogene Dispersion von amorphen
SiO2-Partikeln in einem Dispersionsmittel gelöst, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Dispersion einen Füllgrad von mindestens
80 Gew.-% an amorphen SiO2-Partikeln aufweist.
Vorzugsweise weist die Dispersion einen Füllgrad von mindestens
83 Gew.-% an amorphen, SiO2-Partikeln auf.
Besonders bevorzugt weist die Dispersion einen Füllgrad von
mindestens 86 Gew.-% an amorphen, SiO2-Partikeln auf.
Die Obergrenze des Füllgrades an amorphen, SiO2-Partikeln liegt
vorzugsweise bei etwa 95 Gew.-%, wenn als Dispersionsmittel Was
ser verwendet wird, bzw. bei einem entsprechenden Wert, wenn
ein Dispersionsmittel einer anderen Dichte verwendet wird.
Als Dispersionsmittel können polare oder unpolare organische
Lösungsmittel, wie z. B. Alkohole, Ether, Ester, organische Säu
ren, gesättigte oder ungesättigte Kohlenwasserstoffe, oder Was
ser oder deren Mischungen vorliegen.
Vorzugsweise liegen Alkohole wie Methanol, Ethanol, Propanol,
oder Azeton oder Wasser oder deren Mischungen vor. Besonders
bevorzugt liegen Azeton und Wasser oder deren Mischungen vor,
ganz besonders bevorzugt liegt Wasser vor.
Besonders bevorzugt werden die oben beschriebenen Dispersions
mittel in hochreiner Form verwendet, wie sie z. B. nach litera
turbekannten Verfahren erhalten werden können oder käuflich er
hältlich sind.
Bei der Verwendung von Wasser wird vorzugsweise speziell gerei
nigtes Wasser verwendet, das einen Widerstand von ≧ 18 Me
gaOhm.cm aufweist.
Vorzugsweise wird dem Wasser eine mineralische Säure, wie z. B.
HCl, HF, H3PO4, H2SO4 oder Kieselsäure oder ionogene Zusatzstoffe
wie z. B. Fluorsalze zugesetzt. Besonders bevorzugt ist dabei
der Zusatz von HCl oder HF, ganz besonders bevorzugt HF.
Es können auch Mischungen der genannten Verbindungen eingesetzt
werden. Dabei sollte in der Dispersion ein pH-Wert von 2-7,
vorzugsweise 3-5 eingestellt werden.
Alternativ und ebenfalls bevorzugt kann dem Wasser eine minera
lische Base zugesetzt werden, wie z. B. NH3, NaOH oder KOH. Be
sonders bevorzugt ist NH3 und NaOH, ganz besonders bevorzugt
NH3. Es können aber auch Mischungen der genannten Verbindungen
eingesetzt werden. Dabei sollte ein pH-Wert von 7-11, vorzugs
weise 9-10 eingestellt werden.
Die Herabsetzung bzw. Erhöhung des pH-Wertes führt zu einer
Verringerung der Thixotropie, so daß ein höherer Füllgrad er
reicht werden kann und die Dispersion flüssiger und leichter
formbar ist.
Als amorphe SiO2-Partikel sind vorzugsweise SiO2-Partikel mit
einer möglichst runden und kompakten Morphologie vorhanden.
Die spezifische Dichte der SiO2-Partikel sollte bevorzugt zwi
schen 1,0 und 2,2 g/cm3 liegen. Besonders bevorzugt haben die
Partikel eine spezifische Dichte zwischen 1,8 und 2,2 g/cm3.
Insbesondere bevorzugt haben die Partikel eine spezifische
Dichte zwischen 2,0 und 2,2 g/cm3.
Bevorzugt sind ferner SiO2-Partikel mit ≦ 3 OH-Gruppen pro nm2
auf ihrer äußeren Oberfläche, besonders bevorzugt ≦ 2 OH-
Gruppen pro nm2, und ganz besonders bevorzugt ≦ 1 OH-Gruppen
pro nm2.
Die amorphen SiO2-Partikel sollten eine Korngrößenverteilung
mit einem D50-Wert zwischen 1-200 µm, bevorzugt zwischen 1-100 µm,
besonders bevorzugt zwischen 10-50 µm und ganz besonders
bevorzugt zwischen 10-30 µm aufweisen. Ferner ist eine mög
lichst enge Partikelverteilung von Vorteil.
Bevorzugt sind amorphe SiO2-Partikel mit einer BET-Oberfläche
von 0,001 m2/g-50 m2/g, besonders bevorzugt von 0,001 m2/g-5 m2/g,
ganz besonders bevorzugt von 0,01 m2/g-0,5 m2/g.
Die amorphen SiO2-Partikel sollten vorzugsweise einen kristal
linen Anteil von höchstens 1% aufweisen. Vorzugsweise sollten
sie ferner eine möglichst geringe Wechselwirkung mit dem Dis
persionsmittel zeigen.
Diese Eigenschaften haben amorphe SiO2-Partikel unterschiedli
cher Herkunft, wie z. B. nachgesinterte Kieselsäure (Fused Sili
ca) sowie jede Art von amorphem gesinterten oder kompaktiertem
SiO2. Sie sind daher vorzugsweise zur Herstellung der erfin
dungsgemäßen Dispersion geeignet.
Entsprechendes Material läßt sich in an sich bekannter Art und
Weise in der Knallgasflamme herstellen. Es ist auch käuflich
erhältlich, z. B. unter der Bezeichnung Exelica® bei Tokoyama,
Japan.
Wenn obige Kriterien erfüllt werden, können auch Partikel ande
rer Herkunft verwendet werden, wie z. B. Naturquarz, Quarzglas
sand, glasige Kieselsäure, zermahlene Quarzgläser bzw. gemahle
ner Quarzglasabfall sowie chemisch hergestelltes Kieselglas,
wie z. B. gefällte Kieselsäure, hochdisperse Kieselsäure (Fumed
Silica, hergestellt mittels Flammenpyrolyse), Xerogele, oder
Aerogele.
Bei den amorphen SiO2-Partikeln handelt es sich bevorzugt um
gefällte Kieselsäuren, hochdisperse Kieselsäuren, Fused Silica
oder kompaktierte SiO2-Partikel, besonders bevorzugt um hoch
disperse Kieselsäure oder Fused Silica, ganz besonders bevor
zugt um Fused Silica. Mischungen der genannten unterschiedli
chen SiO2-Partikel sind ebenfalls möglich und bevorzugt.
Weiterhin bevorzugt werden amorphe SiO2-Partikel mit einer un
terschiedlichen Korngrößenverteilung eingesetzt. Solche SiO2-
Partikel erhält man durch Beimischung an SiO2-Partikeln, wie
z. B. Fused oder Fumed Silica mit einer Korngröße von 1-100 nm,
bevorzugt 10 bis 50 nm, in einer Menge von 0,1 bis 50 Gew.-%,
besonders bevorzugt in einer Menge von 1 bis 30 Gew.-%, ganz be
sonders bevorzugt in einer Menge von 1 bis 10 Gew.-% zu den o. g.
amorphen SiO2-Partikel.
Die nanoskaligen SiO2-Partikel fungieren dabei als eine Art an
organischer Binder zwischen den wesentlich größeren SiO2-
Partikeln, nicht aber als Füllmaterial um einen höheren Füll
grad zu erreichen.
Solche SiO2-Partikel besitzen in der Dispersion bevorzugt eine
bimodale Partikelgrößenverteilung.
In einer besonderen Ausführungsform liegen die oben beschriebe
nen Partikel in hochreiner Form vor, d. h. mit einem Fremdatom
anteil insbesondere an Metallen von ≦ 300 ppmw (parts per mil
lion per weight), bevorzugt ≦ 100 ppmw, besonders bevorzugt
≦ 10 ppmw und ganz besonders bevorzugt ≦ 1 ppmw.
In einer weiteren besonderen Ausführungsform können der Disper
sion auch Zusatzstoffe wie z. B. Glasfaser, Glasbruch, Glaspar
tikel zugesetzt werden. Bevorzugt werden Kieselglasfasern zuge
setzt.
In einer weiteren speziellen Ausführungsform kann die Dispersion
zusätzlich Metallpartikel, Metallverbindungen oder Metall
salze enthalten. Bevorzugt sind dabei Verbindungen, die im Dis
persionsmittel löslich sind, besonders bevorzugt sind wasser
lösliche Metallsalze.
Die Zusatzstoffe Metallpartikel, Metallverbindungen oder Me
tallsalze können während und/oder nach der Herstellung der Dis
persion zugesetzt werden.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren, das eine Herstel
lung der erfindungsgemäßen Dispersion auf sehr einfache Weise
erlaubt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekenn
zeichnet, daß amorphe SiO2-Partikel mit möglichst runder und
kompakter Form in ein vorgelegtes Dispersionsmittel eingearbei
tet werden, wobei die Ausbildung eines dilatanten Verhaltens
weitgehend unterdrückt wird.
Dabei kann auf den Zusatz von Verflüssigern, insbesondere sol
chen mit organischen Komponenten gänzlich verzichtet werden.
Die Ausbildung eines dilatanten Verhaltens kann beispielsweise
dadurch unterdrückt werden, daß die Zugabe der SiO2-Partikel zu
dem vorgelegten Dispersionsmittel langsam erfolgt und zu Beginn
der Zugabe erst sehr langsam, später zum Ende hin schneller ge
rührt wird.
Bei der Dispergierung wird das Dispersionsmittel vorgelegt und
die SiO2-Partikel langsam und bevorzugt stetig zugegeben. Die
SiO2-Partikel können aber auch in mehreren Schritten (portions
weise) zugegeben werden.
Über die Auswahl der SiO2-Partikelgröße und Korngrößen läßt sich
die Porengröße und Verteilung im aus der Dispersion hergestell
ten Formkörper gezielt einstellen.
Als Dispergiergeräte können alle dem Fachmann bekannten Geräte
und Vorrichtungen verwendet werden. Bevorzugt sind ferner Gerä
te, die keine Metallteile enthalten, die mit der Dispersion in
Berührung kommen könnten, um eine Metallkontamination durch Ab
rieb zu vermeiden.
Die Dispergierung sollte bei Temperaturen zwischen 0°C und
50°C, bevorzugt zwischen 5°C und 30°C erfolgen.
Vor, und/oder während und/oder nach der Dispergierung können
mittels dem Fachmann bekannter Methoden, wie z. B. Vakuum, die
eventuell in der Dispersion enthaltenen Gase wie z. B. Luft ent
fernt werden. Bevorzugt wird dies während und/oder nach der
vollständigen Dispergierung durchgeführt.
Eine so hergestellte stabile homogene Dispersion mit einem
Feststoffgehalt von mindestens 80 Gew.-% ist für mindestens 2 h,
bevorzugt für 30 min. besonders bevorzugt für mindestens 10 min
gießfähig.
Darüber hinaus war die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
einfaches, schnelles und billiges Verfahren bereit zu stellen,
mit dem aus den erfindungsgemäßen Dispersionen poröse und amor
phe SiO2-Formkörper mit extrem hohen Füllgraden hergestellt
werden können, das nicht die aus dem Stand der Technik bekann
ten Nachteile aufweist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren umfassend die
Schritte
1) Herstellung einer Dispersion von SiO2-Partikeln,
2) Überführen der Dispersion in eine Form,
3) Entformen des Formkörpers nach dem Erstarren der Dispersion,
4) Trocknung des Formkörpers,
dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung der Dispersion von SiO2-Partikeln ein Füllgrad von mindestens 80 Gew.-% an SiO2- Partikeln erreicht wird.
1) Herstellung einer Dispersion von SiO2-Partikeln,
2) Überführen der Dispersion in eine Form,
3) Entformen des Formkörpers nach dem Erstarren der Dispersion,
4) Trocknung des Formkörpers,
dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung der Dispersion von SiO2-Partikeln ein Füllgrad von mindestens 80 Gew.-% an SiO2- Partikeln erreicht wird.
Vor der Überführen der Dispersion in eine Form (Schritt 2)) kann
die Dispersion noch einer pH-Wert Änderung mittels minerali
scher Säuren oder Basen unterzogen werden.
Bevorzugt sind als Säuren HCl, HF, H3PO4, H2SO4 oder Kieselsäure,
sowie als Basen NH3, NaOH und KOH. Besonders bevorzugt ist HCl,
HF bzw. NH3 und NaOH, ganz besonders bevorzugt HF und NH3. Dabei
sollte ein pH-Wert von 2-7 bzw. 7-11, vorzugsweise 3-5 bzw. 9-10
eingestellt werden.
Das Überführen der Dispersion in eine Form erfolgt in einer dem
Fachmann bekannten Art und Weise, wie z. B. durch Gießen in eine
Form.
Das Formen kann bei Temperaturen von 0°C bis zum Siedepunkt des
Dispergiermittels durchgeführt werden. Bevorzugt sind Tempera
turen zwischen 20°C und 30°C.
Als Formen eignen sich prinzipiell alle dem Fachmann bekannten
Formen. Dabei können je nach gewünschtem Formkörper Formen mit
und ohne Kern verwendet werden. Ferner können die Formen ein-
und mehrteilig sein. Tiegelartige Formen sollten bevorzugt min
destens 1° konisch sein, um ein Entformen zu erleichtern.
Als Materialien eignen sich prinzipiell alle Materialien, wie
sie üblicherweise auch in der Keramik verwendet werden. Bevor
zugt sind dabei Materialien, die eine geringe Adhäsion zur Dis
persion zeigen, wie z. B. Kunststoffe, Silicone, Glas, Kiesel
glas oder Graphit. Besonders bevorzugt sind Polyethylen (PE),
Polypropylen (PP), Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyamid, Si
liconkautschuk und Graphit. Ganz besonders bevorzugt ist PTFE
und Graphit.
Ferner können auch beschichtete Materialien, wie z. B. mit PTFE
beschichtete Metalle verwendet werden.
Bevorzugt sollte die Form eine möglichst glatte Oberfläche,
z. B. eine polierte Oberfläche haben.
Die Form kann porös oder nicht porös, gasdurchlässig oder gas
undurchlässig sein. Bevorzugt ist eine gasdurchlässige Form.
Ferner kann die Form elastisch oder unelastisch sein.
In einer besonderen Ausführungsform besteht die Form aus einer
Folie bzw. einem Folienschlauch. Diese Art der Form eignet sich
besonders zur Herstellung von Stangen und Rohren, wie in
EP 318100 beschrieben.
Als Folie kann prinzipiell jede Arten von Folie verwendet wer
den. Bevorzugt sind Folien aus Materialien wie z. B. PE, PP,
PET, PTFE, Cellulose, faserfliesverstärkte Cellulose oder Po
lyamid.
In einer besonderen Ausführungsform entzieht die Form der Dis
persion einen Teil des Dispergiermittels. Hierbei können alle
dem Fachmann bekannten Arten des Schlickergusses durchgeführt
werden, wie z. B. in DE OS 22 18 766 beschrieben.
Darüber hinaus kann ein rotationssymmetrischer Formkörper auch
mittels dem Fachmann bekannter Methoden der Formgebung, wie
z. B. Eindrehverfahren oder Schleudergußverfahren, erhalten wer
den.
Weiterhin kann ein Formkörper auch außen und/oder innen an ei
nem vorgegebene Formkörper geformt werden. Dabei können alle
dem Fachmann bekannten Methoden verwendet werden, wie z. B. in
der EP 473104 beschrieben. Dadurch sind z. B. Kieselglasrohre
oder Stangen mit porösen Innen- und/oder Außenbereichen dar
stellbar. Ferner können auf diese Weise auch Formkörper beste
hend aus unterschiedlichen Schichten hergestellt werden.
In Schritt 3) wird die erstarrte Dispersion als formstabiler
Formkörper entformt. Das Erstarren der Dispersion ist zeitlich
abhängig vom Füllgrad, der Partikelverteilung, der Temperatur
und dem pH-Wert der Dispersion. Bevorzugte Temperaturen zum Er
starren sind Temperaturen zwischen -196°C und dem Siedepunkt
des Dispergiermediums, bevorzugt sind Temperaturen zwischen
-76°C und 50°C, besonders bevorzugt zwischen -20°C und 30°C und
ganz besonders bevorzugt zwischen 0°C und 30°C.
In der Regel erfolgt ein Erstarren zu einem formstabilen Form
körper innerhalb von einer Minute bis 24 Stunden, bevorzugt
sind Zeiten zwischen einer Minute und 6 Stunden.
Beim Erstarrender Dispersion zu einem formstabilen Formkörper
tritt kein merklicher Schrumpf auf. Bevorzugt ist ein linearer
Schrumpf zwischen 0 und 0,5%.
Wenn ein kleiner Teil des Dispergiermittels aus der Form durch
Verdunstung entweichen kann, beschleunigt dies das Erstarren
der Dispersion.
Damit der Formkörper sich besser zerstörungsfrei und rißfrei
aus der Form entnehmen läßt, kann vor dem Befüllen mit der er
findungsgemäßen Dispersion die Form mit einem dem Fachmann be
kannten geeigneten Formtrennmittel versehen werden. Ein bevor
zugtes Formtrennmittel ist z. B. Graphit.
Die eigentliche Entformung erfolgt nach der dem Fachmann be
kannten Art und Weise.
Weiterhin ist auch eine Entformung durch Bildung einer Wasser
schicht zwischen Formkörper und Form möglich, die z. B. über das
Anlegen einer Spannung generiert wurde. Dabei sind alle dem
Fachmann bekannten Methoden möglich, wie sie z. B. in US 5578101
beschrieben werden.
In Schritt 4) erfolgt das Trocknen des aus Schritt 3) erhalte
nen Formkörpers. Das Trocknen erfolgt dabei mittels dem Fach
mann bekannter Methoden wie z. B. Vakuumtrocknung, Trocknung
mittels heißer Gase wie z. B. Stickstoff oder Luft oder Kontakt
trocknung. Auch eine Kombination der einzelnen Trocknungsmetho
den ist möglich. Bevorzugt ist eine Trocknung mittels heißer
Gase.
Prinzipiell ist es erfindungsgemäß natürlich ebenso möglich,
die Schritte 3) und 4) in geänderter Reihenfolge durchzuführen.
Das Trocknen erfolgt bei Temperaturen im Formkörper zwischen
25°C und dem Siedepunktes des Dispergiermittels in den Poren
des Formkörpers.
Die Trockenzeiten sind abhängig vom zu trocknendem Volumen des
Formkörpers, der maximalen Schichtdicke, dem Dispergiermittel
und der Porenstruktur des Formkörpers.
Beim Trocknen des Formkörpers tritt ein geringer Schrumpf auf.
Der Schrumpf ist abhängig vom Füllgrad des feuchten Formkör
pers. Bei einem Füllgrad von 80 Gew.-% ist der Volumenschrumpf
≦ 2,5% und der lineare Schrumpf ≦ 0,8%. Bei höherem Füllgrad ist
der Schrumpf geringer.
In einer besonderen Ausführungsform, bei der in allen Schritten
mit hochreinen Materialien gearbeitet wird, weist der Formkör
per einen Fremdatomanteil insbesondere an Metallen von ≦ 300 ppmw,
bevorzugt ≦ 100 ppmw, besonders bevorzugt ≦ 10 ppmw und
ganz besonders bevorzugt ≦ 1 ppmw auf.
Bei dem auf diese Weise erhältlichen Formkörper handelt es sich
um einen amorphen, offenporigen, endkonturnahen SiO2-Formkörper
beliebiger Dimensionen und Gestalt.
Der so erhältliche Formkörper hat eine geringere Anisotropie
bezüglich der Dichte als nach dem Stand der Technik erhältliche
Formkörper.
Diese Formkörper sind dadurch gekennzeichnet, daß sie zu minde
stens 64 Vol.%, bevorzugt zu mindestens 70 Vol.% aus SiO2-
Partikeln bestehen und ein Porenvolumen (bestimmt mittels
Quecksilberporosimetrie) von 1 ml/g bis 0,01 ml/g vorzugsweise
0,8 ml/g bis 0,1 ml/g besonders bevorzugt von 0,4 ml/g bis 0,1 ml/g
haben
und Poren mit einem Porendurchmesser von 1 bis 10 µm vorzugs weise 3 bis 6 µm besitzen, die bis 1000°C sinterstabil sind oder
Poren mit einer bimodalen Porendurchmesserverteilung haben, wo bei ein Maximum der Porendurchmesser im Bereich von 0,01 bis 0,05 µm vorzugsweise 0,018 bis 0,0022 µm liegt und ein zweites Maximum der Porendurchmesser im Bereich von 1 bis 5 µm vorzugs weise 1,8 bis 2,2 µm liegt.
und Poren mit einem Porendurchmesser von 1 bis 10 µm vorzugs weise 3 bis 6 µm besitzen, die bis 1000°C sinterstabil sind oder
Poren mit einer bimodalen Porendurchmesserverteilung haben, wo bei ein Maximum der Porendurchmesser im Bereich von 0,01 bis 0,05 µm vorzugsweise 0,018 bis 0,0022 µm liegt und ein zweites Maximum der Porendurchmesser im Bereich von 1 bis 5 µm vorzugs weise 1,8 bis 2,2 µm liegt.
Erfindungsgemäße Formkörper können ferner Poren mit einer bimo
dalen Porendurchmesserverteilung haben, wobei ein Maximum der
Porendurchmesser im Bereich von 0,01 bis 005 µm vorzugsweise
0,018 bis 0,0022 µm liegt und ein zweites Maximum der Poren
durchmesser im Bereich von 1 bis 5 µm vorzugsweise 1,8 bis 2,2 µm
liegt, wobei sich die Porendurchmesserverteilung beim Erhit
zen derart verändert, daß bei 1000°C eine monomodale Poren
durchmesserverteilung vorliegt und der Porendurchmesser im Be
reich von 2,2 bis 5,5 µm vorzugsweise 3,5 bis 4,5 µm liegt und
die innere Oberfläche des Formkörpers 100 m2/g bis 0,1 m2/g vor
zugsweise 50 m2/g bis 0,1 m2/g beträgt.
Vorzugsweise sind die erfindungsgemäßen Formkörper bis 1000°C
bezüglich ihres Volumens sinterstabil.
Bei Verwendung von SiO2-Partikeln mit monomodaler Korngrößen
verteilung (keine SiO2-Partikel im Nanometerbereich vorhanden)
zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Dispersion lassen sich
durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines
Formkörpers aus der Dispersion Formkörper mit monomodaler Po
renverteilung in einem Größenbereich von 1 bis 10 µm vorzugs
weise 3 bis 6 µm herstellen, wobei der Einsatz größerer Parti
kel in der Dispersion größere Poren im Formkörper bewirkt und
eine enge Partikelgrößenverteilung in der Dispersion eine enge
Porengrößenverteilung im Formkörper bewirkt.
Der Zusatz von geringen Mengen (in etwa 1 bis 4 Gew.-%) an Par
tikeln im Nanometerbereich hat keinen nennenswerten Einfluß auf
die monomodale Porengrößenverteilung mit Porengrößen im unteren
Mycrometerbereich im Formkörper.
Der Zusatz von größeren Mengen (in etwa 5 bis 50 Gew.-%) an Par
tikeln im Nanometerbereich bewirkt eine bimodale Porengrößen
verteilung im Formkörper, der neben den genannten Poren auch
Poren im unteren Nanometerbereich enthält.
In allen Fällen ändert sich der Gesamtfüllgrad des Formkörpers
nicht.
Die Dichte des erfindungsgemäßen Formkörpers liegt zwischen 1,4 g/cm3
und 1,8 g/cm3.
Die beschriebenen Formkörper mit monomodaler Porenverteilung
sind bis 1000°C für mindestens 24 h sinterstabil. Ferner sind
sie thermisch stabil und weisen einen sehr geringen thermischen
Ausdehnungsfaktor auf.
Erfindungsgemäße Formkörper, die aus einer Dispersion mit bimo
daler Korngrößenverteilung hergestellt werden, zeigen eine hö
here Festigkeit als Grünkörper, die aus einer erfindungsgemäßen
Dispersion mit monomodaler Korngrößenverteilung hergestellt
wurden.
Die beschriebenen Formkörper können aufgrund ihrer besonderen
Eigenschaften vielfältig verwendet werden, z. B. als Filtermate
rialien, Wärmedämmmaterialien, Hitzeschilder, Katalysatorträ
germaterialien sowie als "preform" für Glasfasern, Lichtleitfa
sern, optischen Gläsern oder Quarzgüter aller Art dienen.
In einer weiteren speziellen Ausführungsform können die porösen
Formkörper mit unterschiedlichsten Molekülen, Stoffen und Sub
stanzen ganz oder teilweise versetzt werden. Bevorzugt sind Mo
leküle, Stoffe und Substanzen, die katalytisch aktiv sind. Da
bei können alle dem Fachmann bekannten Methoden angewendet wer
den, wie sie z. B. in US 5655046 beschrieben sind.
In einer weiteren speziellen Ausführungsform weist der offenpo
rige Grünkörper Poren im oberen Nanometer- bis unteren Mycrome
terbereich auf, bevorzugt im Bereich von 0 bis 10 µm. Dies er
möglicht erst eine rasche Vakuumsinterung, da man sich bei der
nicht im Knudsen-Bereich befindet.
In einer weiteren speziellen Ausführungsform weist der offenpo
rige Grünkörper Poren mit einer bimodalen Verteilung im unteren
Nanometer- bis unteren Mycrometerbereich auf, bevorzugt im Be
reich von 1 bis 20 nm und 1 bis 10 µm.
In einer speziellen Ausführungsform können die so erhaltenen
Formkörper noch einer Sinterung unterzogen werden. Dabei können
alle dem Fachmann bekannten Methoden, wie z. B. Vakuumsintern,
Zonensintern, Sintern im Lichtbogen, Sintern mittels Plasma
oder Laser, induktives Sintern oder Sintern in einer Gasatmo
sphäre bzw. Gasstrom verwendet werden. Bevorzugt ist eine Sin
terung im Vakuum oder einem Gasstrom. Besonders bevorzugt ist
eine Sinterung im Vakuum mit Drücken zwischen 10-5 mbar und 10-3 mbar.
Die zur Sinterung notwendigen Temperaturen liegen zwischen
1400°C und 1700°C, bevorzugt zwischen 1500°C und 1650°C.
Der Formkörper kann dabei frei stehend, liegend oder hängend
sowie mit jeder dem Fachmann bekannten Methode abgestützt
gesintert werden. Ferner ist auch eine Sinterung in einer sin
terstabilen Form möglich. Bevorzugt sind hierbei Formen aus Ma
terialien, die nicht zu einer nachträglichen Verunreinigung des
Sintergutes führen. Besonders bevorzugt sind Formen aus Gra
phit. Handelt es sich bei den zu sinternden Formkörpern um Tie
gel, so ist auch eine Sinterung auf einem Dorn, bestehend z. B.
aus Graphit möglich, wie z. B. in der DE 22 18 766 beschrieben.
Ferner können die Formkörper auch in speziellen Atmosphären wie
z. B. He, SiF4 gesintert werden, um eine Nachreinigung und/oder
eine Anreicherung bestimmter Atome und Moleküle im Sintergut zu
erreichen. Dabei können alle dem Fachmann bekannten Methoden,
wie z. B. in US 4979971 beschrieben, verwendet werden.
Ferner können zur Nachreinigung auch Methoden verwendet werden,
wie sie z. B. in EP 199787 beschrieben sind.
Bevorzugte Substanzen zur Nachreinigung sind dabei solche, die
mit den Verunreinigungen leicht flüchtige Verbindungen, wie
z. B. Metallhalogenide bilden. Bevorzugte Substanzen sind reak
tive Gase, wie z. B. Cl2 oder HCl, sowie leicht zersetzbare
Stoffe wie z. B. Thionylchlorid. Besonders bevorzugt ist der
Einsatz von Thionylchlorid oberhalb der Zersetzungstemperatur.
Auf diese Weise läßt sich ein 100% amorpher (kein Cristobalit),
transparenter, gasundurchlässiger gesinterter Kieselglasform
körper mit einer Dichte von mindestes 2,15 g/cm3, vorzugsweise
2,2 g/cm3 herstellen.
In einer besonderen Ausführungsform weist der gesinterte Kie
selglasformkörper keine Gaseinschlüsse und vorzugsweise eine
OH-Gruppen Konzentration von ≦ 1 ppm auf.
In einer besonderen Ausführungsform, bei der in allen Schritten
mit hochreinen Materialien gearbeitet wird, weist der gesinter
te Formkörper einen Fremdatomanteil insbesondere an Metallen
von ≦ 300 ppmw, bevorzugt ≦ 100 ppmw, besonders bevorzugt ≦ 10 ppmw
und ganz besonders bevorzugt ≦ 1 ppmw auf.
Die so hergestellten Kieselglasformkörper eignen sich prinzipi
ell für alle Anwendungen, in denen Kieselglas verwendet wird.
Bevorzugte Anwendungsfelder sind Quarzgüter aller Art, Glasfa
sern, Lichtleitfasern und optische Gläser.
Ein besonders bevorzugtes Anwendungsgebiet sind hochreine Kie
selglastiegel für das Ziehen von Siliziumeinkristallen.
In einer weiteren besonderen Ausführungsform können die Disper
sionen und/oder die porösen Formkörper und/oder die gesinterten
Kieselglaskörper mit Molekülen, Stoffen und Substanzen versetzt
sein, die den jeweiligen Formkörpern zusätzliche Eigenschaften
vermitteln.
In einer weiteren besonderen Ausführungsform wird die Dispersion
und/oder der poröse Formkörper ganz oder teilweise mit Ver
bindungen versetzt, die eine Cristobalitbildung fördern oder
bewirken. Dabei können alle dem Fachmann bekannten Verbindungen
verwendet werden, die eine Cristobalitbildung fördern und/oder
bewirken, wie z. B. in EP 0753605, US 5053359 oder GB 1428788
beschrieben. Bevorzugt sind hierbei BaOH und/oder Aluminumver
bindungen.
Nach dem Sintern eines solchen Formkörpers erhält man insbeson
dere Tiegel zum Kristallziehen von Si-Einkristallen, die eine
Cristobalitschicht innen und/oder außen besitzen oder ganz aus
Cristobalit bestehen. Diese Tiegel eignen sich besonders zum
Kristallziehen, da sie temperaturstabiler sind und z. B. eine
Siliziumschmelze weniger stark verunreinigen. Dadurch kann eine
höhere Ausbeute beim Kristallziehen erreicht werden.
Die folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele dienen der wei
teren Erläuterung der Erfindung.
In einem 600 ml Kunststoffbecher wurden 170 g bidest. H2O vor
gelegt. Mit einem handelsüblichen Propellerrührer wurden zu
nächst 45 g Fumed Silica (Aerosil® OX 50 der Firma Degussa, BET
Oberfläche 50 m2/g) in 15 min eingerührt. Anschließend wurden
845 g Fused Silica (Excelsia® SE-30 der Firma Tokuyama, mittle
re Teilchengröße 30 µm) erst zügig, zum Schluß in kleineren
Portionen zugegeben und in wenigen Minuten dispergiert. Die Um
drehungsgeschwindigkeit des Rührers wurde dabei von anfangs 400 U/min
nach und nach auf 2000 U/min erhöht.
Im Anschluß an die vollständige Dispergierung wurde die Disper
sion 10 Minuten einem leichten Unterdruck (0,8 bar) unterzogen,
um eventuelle eingeschlossene Luftblasen zu entfernen.
Die so hergestellte Dispersion bestand aus 890 g Feststoff, was
einem Feststoffgehalt von 83,96 Gew.-% entspricht (davon wieder
um 94,94% Fused Silica und 5,06% Fumed Silica).
Ein Teil der Dispersion wurde in zwei oben offene rechteckige
Formen aus PTFE (5 cm.15 cm.2 cm) gegossen. Nach 4 Stunden wurden
die beiden Formkörper durch Zerlegen der Form entformt und in
einem Trockenschrank bei 200°C getrocknet. Die getrockneten
Formkörper hatten eine Dichte von 1,62 g/cm3.
Mittels Quecksilberporosimetrie wurde ein Porenvolumen von 0,20 ml/g
und eine innere Oberfläche von 30 m2/g bestimmt.
Ein Formkörper wurde in einem Hochvakuum (10-5 mbar) gesintert,
indem er für eine Minute auf 1620°C mit einer Aufheizrate von
2°C/min erhitzt wurde.
Der so erhaltene gesinterte Formkörper hatte eine Dichte von
2,2 g/cm3, bestand aus 100% amorphem, transparenten, gasun
durchlässigen Kieselglas ohne Gaseinschlüsse und einem OH-
Gruppen Gehalt unterhalb von 1 (quantitative Bestimmung mittels
IR-Spektroskopie in Transmission).
Der meßbare Schrumpf gegenüber dem porösen Formkörper betrug
bezogen auf das Volumen 26,37%, was einem linearen Schrumpf
von 10% entspricht.
Der zweite Formkörper wurde ebenfalls in einem Hochvakuum (10-5 mbar)
bis auf 1620°C mit einer Aufheizrate von 2°C/min erhitzt.
Bei den erreichten Temperaturen von 400°C, 600°C, 800°C,
1000°C, 1200°C, 1400°C, 1600°C wurde jeweils die Dichte des
Formkörpers bestimmt. Die derart bestimmte Dichte des Formkör
pers in Abhängigkeit von der Sintertemperatur zeigt Tabelle 1.
Fig. 1 zeigt eine REM Aufnahme des bei 200°C getrockneten
Formkörpers.
Ferner wurde bei den erreichten Temperaturen von 200°C, 600°C,
1000°C, 1200°C und 1400°C jeweils die Porenverteilung des Form
körpers mittels Quecksilberporosimetrie bestimmt. Diese Poren
verteilung ist in Fig. 2 wiedergegeben.
Ferner wurden von den Proben bei den genannten Temperaturen das
Porenvolumen und die innere Porenoberfläche bestimmt. Das Er
gebnis ist in Tabelle 2 wiedergegeben.
In einem 600 ml Kunststoffbecher wurden 150 g bidest. H2O vor
gelegt. Mit einem handelsüblichen Propellerrührer wurden 719 g
Fused Silica (Excelsia® SE-30 der Firma Tokuyama, mittlere
Teilchengröße 30 µm) erst zügig, zum Schluß in kleineren Por
tionen zugegeben und in wenigen Minuten dispergiert. Die Umdre
hungsgeschwindigkeit des Rührers wurde dabei von anfangs 400 U/min
nach und nach auf 2000 U/min. erhöht.
Im Anschluß an die vollständige Dispergierung wurde die Disper
sion 10 Minuten einem leichten Unterdruck (0,8 bar) unterzogen,
um eventuelle eingeschlossene Luftblasen zu entfernen.
Die so hergestellte Dispersion bestand aus 719 g Feststoff, was
einem Feststoffgehalt von 82,74 Gew.-% entspricht.
Ein Teil der Dispersion wurde in eine offene rechteckige Form
aus PTFE (5 cm.15 cm.2 cm) gegossen. Nach 4 Stunden wurde der
Formkörper durch Zerlegen der Form entformt und in einem Troc
kenschrank bei 200°C getrocknet. Der getrocknete Formkörper
hatte eine Dichte von 1,52 g/cm3.
Der Formkörper wurde in einem Hochvakuum (10-5 mbar) gesintert,
indem er mit einer Aufheizrate von 2°C/min für eine Minute auf
1620°C erhitzt wurde.
Der so erhaltene gesinterte Formkörper hatte eine Dichte von
2,18 g/cm3, bestand aus 100% amorphem, transparenten, gasun
durchlässigen Kieselglas ohne Gaseinschlüsse und einem OH-
Gruppen Gehalt unterhalb von 1 ppm (quantitative Bestimmung
mittels IR-Spektroskopie in Transmission).
Der meßbare Schrumpf gegenüber dem porösen Formkörper betrug
bezogen auf das Volumen 30,92%, was einem linearen Schrumpf von
11% entspricht.
In Anlehnung an EP 653381 wurde Siliziumdioxid in einer Kugel
mühle gemahlen, bis eine Kornverteilung im Bereich von < 0,45 µm
bis < 50 µm vorlag, wobei der Hauptanteil von etwa 60% zwischen
1 µm und 10 µm lag. Bei dem Versuch, wie im Beispiel 1 eine
Dispersion mit einem Feststoffanteil von ≧ 80 Gew.-% herzustel
len, wurde die Dispersion bei 79 Gew.-% Feststoffanteil schlag
artig fest. Eine Überführung der Masse in eine Form war nicht
mehr möglich.
In Anlehnung an EP 318100 wurde versucht, eine pyrogene Kiesel
säure mit einer BET Oberfläche von 50 m2/g in Wasser zu disper
gieren. Bei dem Versuch, wie im Beispiel 1 eine Dispersion mit
einem Feststoffanteil von ≧ 80 Gew.-% herzustellen, wurde die
Dispersion schon bei 42 Gew.-%-Feststoffanteil schlagartig fest.
Eine Überführung der Masse in eine Form war nicht mehr möglich.
Auch mit Verwendung von Ammoniumfluorid als Verflüssiger konnte
nur ein Feststoffanteil von 48 Gew.-% dispergiert werden. Eine
Überführung der Masse in eine Form war wiederum nicht möglich.
Claims (23)
1. Homogene, sehr gut gießfähige Dispersion von amorphen, SiO2-
Partikeln in einem Dispersionsmittel, dadurch gekennzeichnet,
daß die Dispersion einen Füllgrad von mindestens 80 Gew.-% an
amorphen SiO2-Partikeln aufweist.
2. Dispersion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie
einen Füllgrad von mindestens 83 Gew.-% an amorphen, SiO2-
Partikeln aufweist.
3. Dispersion nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß als Dispersionsmittel ein polares oder unpolares organi
sches Lösungsmittel oder Wasser vorhanden ist.
4. Dispersion nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als
Dispersionsmittel Wasser, das einen Widerstand von ≧ 18 Me
gaOhm.cm vorhanden ist.
5. Dispersion nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß als amorphe SiO2-Partikel SiO2-Partikel mit ei
ner möglichst runden und kompakten Morphologie vorhanden
sind.
6. Dispersion nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
spezifische Dichte der SiO2-Partikel zwischen 1,0 und 2,2 g/cm3
liegt.
7. Dispersion nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die amorphen SiO2-Partikel an ihrer Oberfläche ≦ 3 OH-
Gruppen pro nm2 besitzen.
8. Dispersion nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß als amorphes SiO2 nachgesinterte Kieselsäure
(Fused Silica) oder amorphe gesinterte oder kompaktierte SiO2
vorhanden ist.
9. Dispersion nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 4 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die SiO2-Partikel in hochreiner
Form vorliegen.
10. Dispersion nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß das amorphe SiO2 eine bimodale Partikelgrößen
verteilung aufweist.
11. Verfahren zur Herstellung einer Dispersion gemäß Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet, daß amorphe SiO2-Partikel mit mög
lichst runder und kompakter Form in ein vorgelegtes Disper
sionsmittel derart eingearbeitet werden, daß die Ausbildung
eines dilatanten Verhaltens weitgehend unterdrückt wird.
12. Verfahren zur Herstellung eines porösen, und amorphen SiO2-
Formkörpers mit extrem hohem Füllgrad umfassend die Schritte
1) Herstellung einer Dispersion von SiO2-Partikeln,
2) Überführen der Dispersion in eine Form,
3) Entformen des Formkörpers nach dem Erstarren der Dis persion,
4) Trocknung des Formkörpers,
dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung der Disper sion von SiO2-Partikeln ein Füllgrad von mindestens 80 Gew.-% SiO2 erreicht wird.
1) Herstellung einer Dispersion von SiO2-Partikeln,
2) Überführen der Dispersion in eine Form,
3) Entformen des Formkörpers nach dem Erstarren der Dis persion,
4) Trocknung des Formkörpers,
dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung der Disper sion von SiO2-Partikeln ein Füllgrad von mindestens 80 Gew.-% SiO2 erreicht wird.
13. Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die
Dispersion und/oder der poröse Formkörper ganz oder teilwei
se mit Verbindungen versetzt wird, die eine Cristobalitbil
dung fördern oder bewirken.
14. Amorpher, offenporiger, endkonturnaher SiO2-Formkörper, da
durch gekennzeichnet, daß er nach einem Verfahren gemäß An
spruch 12 oder 13 hergestellt ist.
15. Amorpher, offenporiger, endkonturnaher SiO2-Formkörper, da
durch gekennzeichnet, daß er zu mindestens 64 Vol.-% aus
SiO2-Partikeln besteht und ein Porenvolumen (bestimmt mit
tels Quecksilberporosimetrie) von 1 ml/g bis 0,01 ml/g hat
und Poren mit einem Porendurchmesser von 1 bis 10 µm besitzt
die bis 1000°C sinterstabil sind oder
Poren mit einer bimodalen Porendurchmesserverteilung hat,
wobei ein Maximum der Porendurchmesser im Bereich von 0,01
bis 0,05 µm liegt und ein zweites Maximum der Porendurchmes
ser im Bereich von 1 bis 5 µm liegt.
16. Amorpher, offenporiger, endkonturnaher SiO2-Formkörper, da
durch gekennzeichnet, daß er Poren mit einer bimodalen Po
rendurchmesserverteilung hat, wobei ein Maximum der Poren
durchmesser im Bereich von 0,01 bis 0,05 µm liegt und ein
zweites Maximum der Porendurchmesser im Bereich von 1 bis 5 µm
liegt, wobei sich die Porendurchmesserverteilung beim Er
hitzen derart verändert, daß bei 1000°C eine monomodale Po
rendurchmesserverteilung vorliegt und der Porendurchmesser
im Bereich von 2,2 bis 5,5 µm liegt und die innere Oberflä
che des Formkörpers 100 m2/g bis 0,1 m2/g beträgt.
17. SiO2-Formkörper nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch
gekennzeichnet, daß er bezüglich seines Volumens bis 1000°C
sinterstabil ist.
18. SiO2-Formkörper dadurch gekennzeichnet, daß er eine Dichte
zwischen 1,4 g/cm3 und 1,8 g/cm3 besitzt.
19. 100% amorpher, transparenter, gasundurchlässiger, gesinter
ter Kieselglasformkörper mit einer Dichte von mindestes 2,15 g/cm3.
20. Kieselglasformkörper gemäß Anspruch 19, dadurch gekennzeich
net, daß er keine Gaseinschlüsse aufweist.
21. Kieselglasformkörper gemäß einem der Ansprüche 19 oder 20,
dadurch gekennzeichnet, daß er eine OH-Gruppen Konzentration
von ≦ 1 ppm aufweist.
22. Kieselglasformkörper gemäß einem der Ansprüche 19 bis 21,
dadurch gekennzeichnet, daß er einen Fremdatomanteil an Me
tallen von ≦ 300 ppmw hat.
23. Verwendung eines Formkörpers gemäß einem der Ansprüche 19
bis 22 als Tiegel für das Ziehen von Siliziumeinkristallen.
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