DE2644915B2 - Glaskeramik des Systems SiO2 -Al2 O3 -CaO mit nadeiförmigen ß-WoUastonit-Kristallen - Google Patents
Glaskeramik des Systems SiO2 -Al2 O3 -CaO mit nadeiförmigen ß-WoUastonit-KristallenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Glaskeramik des Systems SiO2-Al2O3-CaO
entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Glaskeramik mit marmorartigem Aussehen ist aus der DE-OS
23 02 312 bekannt. Aus einer derartigen Glaskeramik hergestellte Gegenstände haben ein hohes spezifisches
Gewicht im Vergleich zu nach dem Walzverfahren hergestellten Glaskeramik-Gegenständen. Glaskeramik-Gegenstände
in Form von Wandplatten für Gebäude haben den Nachteil, daß sie schwierig zu handhaben und zu transportieren sind. Außerdem sind
sie verhältnismäßig schwer zu bearbeiten bzw. auf die gewünschten Formen und Abmessungen zu schneiden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Glaskeramik zu schaffen, die unter Beibehaltung des
marmorartigen Aussehens ein geringeres spezifisches Gewicht hat, leicht bearbeitet werden kann und gute
schall- und wärmeisolierende Eigenschaften hat.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1
angegebenen Merkmale. Durch die gleichmäßige Verteilung der Poren des zweiten Gegenstandes gelingt
es, das spezifische Gewicht in der erforderlichen Weise zu verringern. Die Bildung der Poren kann entweder
dadurch erfolgen, daß anorganische Hohlkörper oder ein Schaummittel im zweiten Gegenstand verteilt
werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der F i g. 1 bis 4 beispielsweise erläutert. Es zeigt
Fig.! a einen Querschnitt der Glaskeramik,
Fig. Ib vergrößert einen Querschnitt eines Teils der
Glaskeramik der Fig. la und
Fig.2 bis 4 Querschnitte von mit verschiedenen
j:i porenbildenden Materialien versehenen, in einer Form
angeordneten Glaskeramiken.
Wie die F i g. I und 2 zeigen, hat die Glaskeramik eine erste porenfreie Schicht 1 (Gegenstand 1) und eine
zweite poröse Schic ht 2 (Gegenstand 2).
Die Schicht 1 ist aus entglasbaren Glasteilchen in Form von Brocken 11 gebildet, die entlang ihrer
Zwischenflächen schmelzverbunden sind. Jeder dieser Brocken 11 hat nadeiförmige j3-Wollastonit-Kristalle 12,
die sich von der Oberfläche aus senkrecht nach innen
•ti erstrecken. Durch diese Kristalle entstehen Bereiche
unterschiedlicher Lichtdurchlässigkeit, durch die das marmorartige Aussehen bewirkt wird.
Die zweite Schicht 2 ist ebenfalls aus entglasbaren Glasteilchen in Form von Brocken 21 gebildet, die
in miteinander schmelzverbunden sind und zwischen
denen Poren 22 gleichmäßig verteilt sind. Die Schicht 2 ist mit der Schicht 11 schmelzverbunden.
Die Schicht 2 hat im Vergleich zur Schicht 1 ein geringeres spezifisches Gewicht. Im Vergleich zu einer
ohne Poren hergestellten Platte ist eine aus den Schichten 1 und 2 gebildete Platte leichter zu
transportieren, als Wandplatte für Gebäude zu verwenden, zu schneiden und zu bohren. Außerdem wirkt die
poröse Schicht 2 schall- und wärmeisolierend.
Wi Die zweite Schicht 2 wird auf die gleiche Weise wie
die erste Schicht I hergestellt. Zur Herstellung der Schichten 1 und 2 werden Ausgangsmaterialien des
Systems
hi 5JiO2-AI2O3-CaO
verwendet, die eine Zusammensetzung wie in der folgenden Tabelle haben können.
in Gewichtsprozenten
Nr. 1 | Nr. 2 | Nr. 3 | Nr. 4 | Nr. 5 | Nr. 6 | Nr. 7 | Nr. 8 | Nr. 9 | Nr. 10 | |
SiO2 | 57,5 | 65,0 | 61,9 | 57,4 | 59,1 | 58,4 | 63,9 | 60,6 | 61,6 | 59,7 |
Al2O3 | 10,0 | 10,0 | 4,8 | 10,0 | 6,8 | 8,9 | 5,3 | 7,0 | 7,1 | 6,9 |
CaO | 32,5 | 25,0 | 28,6 | 32,5 | 19,1 | 21,8 | 19,5 | 19,6 | 20,0 | 19,3 |
ZnO | 6,8 | 5,1 | 7,1 | 7,0 | /',8 | 9,9 | ||||
BaO | 4,3 | |||||||||
K2O | 1,6 | 1,8 | 1,8 | 1,7 | 1,7 | 1,6 | ||||
Na2O | 4,7 | 1,7 | 1,8 | 1,8 | 3,5 | 1,8 | 1,7 | |||
B1O3 | 0,6 | 2,2 | 0,6 | 0,6 | 0,9 | |||||
Sb2O3 | ||||||||||
Fe2O3 | ||||||||||
NiO | ||||||||||
CuO | 0,1 | |||||||||
in Gewichtsprozenten | ||||||||||
Nr. 12 | Nr. 13 | Nr. 14 | Nr. 15 | Nr. 16 | Nr. 17 | Nr. IS | Nr. 19 | Nr. 20 | ||
Nr. 1! |
Sb2O3
Fe2O3
56,6
6,5
6,5
18,3
6,5
8,2
1,6
1,7
0,6
6,5
8,2
1,6
1,7
0,6
59,0
6,8
6,8
19,1
6,8
4,2
1,6
1,7
0,6
6,8
4,2
1,6
1,7
0,6
0,2
59,0
6,8
6,8
19,1
6,8
4,2
1,6
1,7
0,6
6,8
4,2
1,6
1,7
0,6
0,2
66,8
3,3
3,3
13,6
6,6
4,1
2,3
3,3
6,6
4,1
2,3
3,3
72,3 3,3 8,3 6,6 4,1 2,1 3,3 62,6
10,4
9,9
6,6
4,1
2,1
3,3
0,6
0,4
10,4
9,9
6,6
4,1
2,1
3,3
0,6
0,4
60,3
4,6
11,0
15,2
3,8
2,1
3,0
58,9
4,5
4,5
10,8
5,9
5,9
14,8
2,1
3,0
2,1
3,0
61,2
4,6
4,6
11,1
6,1
3,8
1,5
3,1
0,5
0,4
7,/
6,1
3,8
1,5
3,1
0,5
0,4
7,/
65,5
5,0
5,0
12,0
6,6
4,1
2,3
3,3
0,6
0,4
6,6
4,1
2,3
3,3
0,6
0,4
F i g. 2 zeigt einen Teil einer Form 3, in der entglasbare Glasteilchen in Form von Brocken 21,
vermischt mit anorganischen Hohlkörpern 23, zur Bildung der porösen Schicht und darüber Brocken 11
zur Bildung der porenfreien Schicht zur nachfolgenden Wärmebehandlung angeordnet sind.
Anstelle der Hohlkörper kann auch, wie F i g. 3 zeigt, ein Schaummittel 24 aus CaCO3, SiC oder dergleichen
verwendet werden, das in einer Menge von zum Beispiel 2 · ΙΟ-5 bis 1 · ΙΟ-3 Teilen pro Brocken 21 zugemischt
wird.
Es ist auch möglich, ein Trennmittel zu verwenden, durch das die Glasteilchen am Fließen gehindert
werden. Hierzu wird jeder Brocken 21 mit einem dünnen Film 25 des Trennmittels beschichtet, bevor er in
die Form eingebracht wird. Nach der Wärmebehandlung sind die Brocken 21 nur an den Berührungsstellen
miteinander schmelzverbunden, so daß zwischen ihnen Poren gebildet sind. Als Trennmittel kann ein Al2O3-,
CaCO3-, MgO-Pulver oder dergleichen verwendet
werden.
Nachfolgend werden drei Ausführungsformen unter Verwendung des Beispiels Nr. 5 der vorherigen Tabelle
beschrieben.
Bei der Herstellung der Glaskeramik wird das Ausgangsmaterial auf 1400 bis 1500° C erhitzt. Die
Viskosität beträgt lO^bei 14400C, 10'^Äei 13100C,
lO^r^bei 1240°C und 103^Aei 11050C. Dabei ergibt
sich eine Dichte von 2,78 g/cm3 (gemessen bei 15° C), ein
Wärmeausdehnungskoeffizient von 68,8 · IQ-70C, eine
Flüssigphase von 1229°C (die gebildeten Kristalle sind
a-Wollastonit-Kristalle), einen Spannungspunkt von
628°C, eine Glühtemperatur von 6660C und einen Erweichungspunkt von 845"C. Wenn das so gebildete
Glas mit einer Geschwindigkeit von 120°/Std., ausgehend
von Raumtemperatur erhitzt wird, beginnt die Erweichung des Glases bei einer Temperatur von
8500C, wobei sich die einzelnen Brocken bei weiterer
4ϊ Erhöhung der Temperatur verformen. Bei etwa 10000C
werden Kristalle von der Oberfläche nach innen gebildet. Bei etwa 11500C tritt eine Fließverformung
ein, wobei die Kristalle von der Oberfläche auf einer Länge von etwa 1,5 mm nach innen gebildet werden.
Wenn die Brocken etwa eine Stunde lang auf dieser Temperatur gehalten werden, wachsen die Kristalle auf
einer Länge von etwa 5 mm. Durch Röntgenstrahlenbeugung wurde festgestellt, daß, wenn die Kristalle das
Innere erreicht haben, sie etwa 35 bis 40% der Brocken umfassen.
Brocken mit einem Durchmesser von 3 mm oder weniger wurden dadurch hergestellt, daß geschmolzenes
Glas in Wasser gegossen und abgeschwenkt wurde. 3200 g Brocken wurden mit 1000 g anorganischen
Hohlkörpern mit einem Durchmesser von 3 bis 5 mm, die durch Brennen vulkanischen Glases hergestellt
wurden, und mit 40 g Polyvinylalkohol gleichmäßig
br> gemischt, wobei diese Mischung in eine Form aus
wärmebeständigem Material gepackt wurde.
Die Form hatte eine Größe von 320 χ 480 χ 50 mm. Die Innenseite der Form war mit Al2O3 oder einem
anderen wärmebeständigen Pulver beschichtet, um ein Ankleben des Glases an der Innenfläche zu verhindern.
3200 g anderer Brocken mit einem Durchmesser von I bis 10 mm des Beispiels Nr. 5, die durch Eingießen
geschmolzenen Glases in Wasser und durch Abschrekken hergestellt wurden, wurden danach in der Form auf
der zuvor gebildeten Schicht wie in F i g. 2 angeordnet.
Die Form wurde in einen Elektroofen eingebracht, um die Brocken auf 1100°C zu erhitzen, und zwar mit
einer Geschwindigkeit von 120°C/Stunde, wobei diese
Temperatur etwa 2 Stunden lang aufrechterhalten wurde, wonach eine Abkühlung mit langsamer Geschwindigkeit
von zum Beispiel 100cC/Stunde erfolgte.
Die so gebildete Platte hatte eine porenfreie Schicht mit einer Dicke von 7,5 mm und eine poröse Schicht mit
»iner Dicke von 12,5 mm, wie die F i g. 1 a und 1 b zeigen.
Die porenfreie Schicht bestand aus schmelzverbundenen Brocken, von denen jeder nacelförmige jS-Wollastonit-Kristalle
aufwies, die sich senkrecht von der Oberfläche bis in das Innere erstreckten. Die darunter
befindliche poröse Schicht bestand aus schmelzverbundenen Glasbrocken und anorganischen Hohlkörpern,
die gleichmäßig in der Schicht verteilt und mit benachbarten Giasbrocken schmelzverbunden waren.
Die Platte hatte ein spezifisches Gewicht von 2,2. Beim Schneiden der 20 mm dicken Platte mit einer
Schnittgeschwindigkeit von 60 cm/Min, ergab sich eine Stromaufnahme von 1,3 Ampere. Im Vergleich dazu
ergab sich bei einer porenfreien Platte mit einer Dicke von 15 mm und einem spezifischen Gewicht von 2,8 eine
Stromaufnahme von 1,6 Ampere.
Glasbrocken mit einem Durchmesser von 3 mm oder
weniger des Beispiels Nr. 5 wurden in der gleichen Weise wie beim vorherigen Beispiel hergestellt. 3200 g
Brocken wurden gleichmäßig mit 480 mg SiC-Pulver mit einer Größe von 36 bis 31 μΓη in der gleichen Form
wie beim Beispiel 1 angeordnet. Danach wurden 3200 £ in der gleichen Weise hergestellte Glasbrocken mii
einem Durchmesser von 1 bis 10 mm auf der zuvoi gebildeten Schicht angeordnet. Anschließend wurde die
gleiche Wärmebehandlung wie beim Beispiel 1 durchgeführt. Dabei ergab sich eine Platte mit einer porenfreier
Schicht mit einer Dicke von 7,5 mm und eine poröse Schicht mit einer Dicke von 12,5 mm. Die Poren dei
porösen Schicht wurden dabei durch die Zerlegung vor ίο SiC gebildet, bei der CCVGas entsteht. Die sich
ergebende Glasplatte hatte bei einer Dicke von 20 mrr ein spezifisches Gewicht von 1,7 und ergab beirr
Schneiden eine Stromaufnahme von 1,0 Ampere.
r Beispiel 3
200 g gleichartiger Glasbrocken des Beispiels Nr. S mit einem Durchmesser von 3 mm oder weniger wurden
mit 10 g in 10 cm3 Wasser suspendiertem Calciumcarbonat
gleichmäßig gemischt, um die Glasbrocken mil
2i) einem dünnen Film CaOCb zu überziehen, und danach in
eine Form mit einer Größe von 100x100x30 mm gefüllt. Danach wurden 200 g Glasbrocken mit einem
Durchmesser von 1 bis 10 mm auf der zuvor gebildeten Schicht angeordnet. Durch die danach durchgeführte
2") Wärmebehandlung ergab sich eine Platte mit einer
porenfreien Schicht von 7,2 mm und eine poröse Schicht mit einer Dicke von 12,8 mm.
Es wurde festgestellt, daß die Brocken der porösen Schicht ihre ursprüngliche Form beibehalten hatten und
jo an ihren Berührungsabschnitten mit den benachbarten
Brocken schmelzverbunden waren, so daß sich zwischen den nicht miteinander in Berührung stehenden Abschnitten
Zwischenräume ergaben. Durch die CaCCb-Beschichtung wurde somit das Glas während der
jj Wärmebehandlung am Fließen gehindert.
Die sich ergebende Platte hatte bei einer Dicke von 20 mm ein spezifisches Gewicht von 2,2 und ergab beim
Schneiden eine Stromaufnahme von 1,4 Ampere.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Glaskeramik des Systems SiO2-AI2O3-CaO,
bei dessen Herstellung im nadeiförmigen ß-WoIIastonit-Kristallsystem
entglasbare Glasbrocken oder Glasstäbe in eine Form gepackt und oberhalb des Erweichungspunktes, jedoch unterhalb der Flüssigkeitsphase
des Glases wärmebehandelt werden, so daß sich dabei die nadeiförmigen j3-Wollastonit-K.ristalle
von der Oberfläche der Brocken bzw. Stäbe her zum Inneren hin ablagern und die Brocken bzw.
Stäbe dabei nur soweit miteinander verschmolzen werden, daß ihre Strukturen als Muster im
Glaskeramik-Gegenstand erhalten bleiben, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fläche
dieses Gegenstandes mit einem weiteren, auf die gleiche Weise hergestellten Gegenstand schmelzverbunden
ist, der seinerseits aus einem entglasten Glas mit gleichmäßig in seiner Masse verteilten
Poren (22) besteht
2. Glaskeramik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Gegenstand (2)
gleichmäßig verteilte anorganische Hohlkörper (23)
enthält
3. Glaskeramik nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die anorganischen Hohlkörper
(23) durch Brennen aus vulkanischem Glas hergestellt sind.
4. Glaskeramik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Poren (22) durch Schäumen
eines gleichmäßig verteilten pulverförmigen Schaummittels (:i!4) gebildet sind.
5. Glaskeramik nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaummittel aus CaCO3
und SiC besteht.
6. Glaskeramik nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Trennmittel (25) im zweiten Gegenstand
(2), das eine Schmelzverbindung der Glasteilchen (21) des zweiten Gegenstandes bei der Wärmebehandlung
verhindert.
7. Glaskeramik nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennmittel AI2O3-, CaCO3-
oder MgO-Pulver ist.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
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