DE3103749A1

DE3103749A1 - Offenporiger formkoerper mit homogener porenverteilung und geringer dichte

Info

Publication number: DE3103749A1
Application number: DE19813103749
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl.-Chem. Dr. 6500 Mainz Kiefer; Maria 6507 Ingelheim Sura
Original assignee: Schott Glaswerke AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 1981-02-04
Filing date: 1981-02-04
Publication date: 1982-08-05
Also published as: DE3103749C2; US4404291A

Description

Eine andere Produktgruppe, wie z.B. Filterplatten, weisen zwar offene Zwischenräume auf, besitzen aber keine so geringe
Dichte und keine Poren genau vorgegebener Größe, sondern eine bestimmte Porengrößenverteilung.

Es sind auch ausgelaugte Gläser mit offenen Kanälen bekannt, die aber ebenfalls eine höhere Dichte aufweisen.

An eine Reihe von Produkten werden jedoch bezüglich der Poren besondere Anforderungen gestellt.

Die Erfindung betrifft daher glasige und/oder kristalline

Produkte mit Dichten^ 1 g/cm , deren Poren zu ^, 90%, vorzugsweise } 99 % offen sind. Unter offenen Poren wird hier verstanden, daß die Poren untereinander und mit der Außenluft in Verbindung stehen.

Solche Körper können beispielsweise in ein Vakuum gebracht werden, ohne daß eine Längenänderung auftritt.

Ein weiteres Merkmal der erfindungsgemäßen Formkörper besteht darin, daß die Poren einen definierten Durchmesser besitzen
und vollkommen isotrop verteilt sind.

Unter isotroper Porenverteilung wird verstanden, daß die Poren-' verteilung in allen Richtungen gleich ist. Dies bedeutet ₍ daß der Formkörper in allen Richtungen die gleichenEigenschaften, wie z.B. Festigkeiten besitzt. Der Durchmesser der Poren kann überall-gleich sein, z.B. 2 oder 4 mm. Der Formkörper kann
jedoch auch Poren mit zwei vorgegebenen Durchmessern, z.B. 2
und 4 mm, aufweisen. Auch das Verhältnis der kleineren zu den größeren Poren kann verschieden sein,z.B. 20 % 2 mm-Poren und 80 % 4 mm-Poren. Im allgemeinen ist dieses Verhältnis überall im Formkörper gleich.

Gewünschtenfalls kann aber auch innerhalb des Körpers ein
gezielter Übergang erfolgen. Es widerspricht der Forderung
nach einer isotropen Verteilung der Poren auch nicht, wenn in dem porösen Formkörper mit seinen isotrop verteilten Poren
gezielt größere Hohlräume (z.B. um den Faktor^ 10) an vorge- . gebenen Stellen vorhanden sind.

Ein weiteres Merkmal des erfindungsgemäßen Produkts ist seine geringe Dichte von < 1 g/cm . Da die Festigkeit solcher poröser Formkörper sehr stark von deren Dichte abhängt, muß
zwischen diesen beiden Größen je nach Einsatzgebiet ein Kompromiß gefunden werden. Aufgrund der sehr guten Porenverteilung
besitzen noch Körper mit Dichten von<0,5 g/cm ausreichend
hohen Festigkeiten für die Handhabung. Für spezielle Anwendungen, wie z.B. als Trägermaterial für Astrospiegel, die
in den Weltraum befördert werden müssen, sind Dichten von
< 0,3 g/cm erforderlich.

Der neue Formkörper besteht somit aus einer gesinterten, glasigen und/oder kristallinen Masse; er kann somit ein Glas, ein
kristallisiertes Glaslot, eine Glaskeramik, eine keramische Masse oder ein Gemisch dieser Stoffe sein.

Poröse Formkörper aus gesintertem Glas besitzen im wesentlichen die physikalischen und chemischen Eigenschaften des Ausgangsglases. Es ist jedoch auch möglich, daß Gläser, die' zur Entmischung neigen, im entmisch-'ten Zustand vorliegen und somit die Eigenschaften des entmischten Ausgangsglases aufweisen.

Erfindungsgemäß kann der poröse Formkörper auch aus Glaskeramik, vorzugsweise aus einer Glaskeramik, die Hochquarzmischkristalle enthält, bestehen. Die Eigenschaften dieser Körper werden durch die Menge und Zusammensetzung der Restglasphase und Kristallphase der Glaskeramik bestimmt. Formkörper aus Glaskeramiken mit Hochquarzmischkristallen können lineare Wärmeausdehnungen von α <: 1 χ 10"^ κ~1 besitzen.

Anstelle von Glaskeramik kann der poröse Formkörper auch aus kristallisiertem Glaslot bestehen. Ein kristallisierendes Glaslot behält bis zur LÖttemperatur seinen glasigen Charakter bei und scheidet bei der Löttemperatur Kristalle aus. Vorzugsweise besteht der Formkörper aus einem kristallisierten Glaslot, das als Kristallphase überwiegend Hochquarzmischkristalle enthält. Auch bei diesen Formkörpern werden eine Eeihe von Eigenschaften von der iienge und Zusammensetzung der Bestglasphase und der Kristallphase des kristallisierten Glaslotes bestimmt. Auch hier können ct-Werte von -c 1 χ 10"^ YT^ erhalten werden.

Poröse Formkörper aus keramischen Massen, wie z.B. aus natürlichem Eukryptit, besitzen vorzugsweise einen geringen Anteil an Glas oder kristallisiertem Glaslot, die die Festigkeit des Formkörpers erhöhen.

Die Erfindung schließt auch poröse Formkörper ein, die aus einer Mischung von mehreren Stoffen der Gruppe; Gläser, kristallisierte Glaslote, Glaskeramiken und keramische Massen besteht.

So weisen beispielsweise Formkörper aus Glaskeramik und kristallisiertem Glaslot oder aus Glaskeramik und Glas niedriger Wärmedehnung Wärmeausdehnungen von 0 + 0,1 χ 10~⁶ K"""¹ auf. In diesen Formkörpern enthalten die Glaskeramiken und die kristallisierenden Glaslote Hochquarzmischkristalle. Das kristallisierte Glaslot bzw. das Glas, die nur in geringere η Mengen von ^ 25 % enthalten sind, bewirken den Zusammenhalt der Glaskeramiktefl.chen. Dies ist deshalb wichtig, weil der Sinterprozeß zux r.i_-, stellung dieser Formkörper mit niedriger Wärmeausdehnung unterhalb 900 ⁰C stattfinden muß.

Die erfindungsgemäßen Produkte, die aus glasigen und/oder kristallinen Massen mit einer Dichte < 1 g/cm³ bei > 90 % offene Poren vorgegebener Größe und isotroper Verteilung bestehen, können nach dem folgenden Verfahren hergestellt werdenι

Fein gemahlenes sinterfähiges Pulver vdxd rait organischen Substanzen unter Zugabe einer Flüssigkeit gemischt, in eine Form gebracht, vorgetrocknet und getempert.

Das Vortrocknen erfolgt bei Raumtemperatur. Nach dem Vortrocknen kann die Form wieder entfernt werden. Der vorgeformte Körper wird in mindestens zwei Stufen aufgeheizt. In der ersten Temper stufe erfolgt die Verbrennung der organischen Substanz und die Bildung der offenen Poren. In der zweiten Temperstufe sintert das Pulver zusammen. Die Sintertemperatur wird dabei so gewählt, daß die Poren bei dem Sintervorgang offen bleiben. Das sinterfähige Pulver kann aus Glas, leicht kristallisierendem Glas, leicht kristallisierendem Glas mit Keimbildner, kristallisierter Glaskeramik, kristallinen sinterfähigen Produkten oder Mischungen dieser Substanzen bestehen.

Am einfachsten'läßt sich nach diesem Verfahren poröses Glas herstellen.

Bei Verwendung von. Pulver aus leicht kristallisierendem Glas oder leicht kristallisierendem Glas mit Keimbildner steht der Sinterprozeß in Konkurrenz zum Kristallisationsprozeß. Bei sonst gleicher Zusammensetzung und gleicher Aufheizgeschwindigkeit kristallisieren Gläser mit Keimbildner früher als Gläser ohne Keijribildner. Der Unterschied wird jedoch umso geringer, je langsamer die Aufheizung erfolgt. Beide Glasarten sintern umso besser zusammen, je rascher der Aufheizprozeß abläuft. Der Aufheizgeschwindigkeit sind jedoch Grenzen gesetzt, da zum einen die organische Substanz ausbrennen muß und zum anderen bei der Kristallisation eine Schrumpfung stattfindet, die sich umso stärker bemerkbar macht, je rascher die Aufheizung erfolgt und je größer die Dimensionen des Schaumkörpers sind

Die Schwierigkeiten der Schrumpfung treten bei dem Pulver aus kristallisierter Glaskeramik oder den kristallinen Produkten nicht auf, wenn beim Aufheizen und Sintern keine Strukturunwandlungen, wie Umkristallisation und Abgabe von Kristallwasser erfolgen. Die Sintertemperaturen der kristallinen Produkte liegen dafür im allgemeinen recht hoch, meist über 900 ⁰C.

Für die Herstellung von poröser Glaskeramik mit geringer Wärmeausdehnung, vorzugsweise um Null, muß von einer Glaskeramik mit Hochquarzmischkristallen ausgegangen werden. Da die Umwandlung von Hochquarzrnischkristall in Spodumen bereits oberhalb 800 °C beginnt, muß in diesem Falle die Sintertemperatur unterhalb 850 °C, vorzugsweise unterhalb 800 OC liegen. Versuche haben gezeigt, daß bei kristallisierter Glaskeramik mit einer Wärmeausdehnung um Null bei einer Temperung kaum eine Sinterung stattfindet und daher unterhalb 850 °C keine guten mechanischen Festigkeiten bei geringen Dichten zu erhalten sind.

Diese Schwierigkeiten können umgangen werden, wenn dem kristallinen Pulver ein gewisser Anteil an Glaspulver beigegeben wird. Das zug ,mischte Glaspulver hat die Aufgabe, die Verbindung zwischen den kristallinen Körpern herzustellen. Die mechanische Festigkeit der porösen Körper ist abhängig vom Anteil an Glaspulver, von der Körnung des Glaspulvers und der Anpassung des Glaspulvers an das kristalline Pulver bezüglich der Wärmedehnung.

Für eine poröse Glaskeramik mit niedriger Wärmeausdehnung muß der Anteil an Glaspulver möglichst niedrig gehalten werden, da die Wärmeausdehnung des Glaspulvers in diesem Fall höher liegt als die Wärmeausdehnung des kristallinen Pulvers. Die Wärmeausdehnung der porösen Glaskeramik setzt sich in etwa additiv aus den Einzelkomponenten zusammen. Zur Kompensation der positiven Wärmeausdehnung des Glaspulvers muß daher ein Teil des kristallinen Pulvers eine negative Wärmeausdehnung aufweisen. Das kristalline Pulver mit negativer Wärmeausdehnung kann sowohl eine Glaskeramik als auch ein Mineral, wie z.B. FAikryptit, sein.

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Anstelle von Glaspulver bzw. Glaslot kann auch kristallisierendes Glaslot eingesetzt werden. Das kristallisierende Glaslot hat den Vorteil, daß es bei relativ niedriger Temperatur eine Verbindung zwischen den kristallin« Teilchen herstellt und, nachdem es selbst kristallisiert ist, eine niedrige \färmeausdehnung aufweist. Aufgrund der niedrigen Wärmeausdehnung kann der Anteil an Glaspulver und damit die mechanische Festigkeit der porösen Glaskeramik erhöht werden.

Ein Vorteil des Verfahrens liegt darin, daß die Größe der Poren und deren Verteilung sehr exakt vorgegeben werden können. Die Größe der organischen Körper, vorzugsweise aufgeschäumte Kunststoffkugeln, bestimmt die Porengröße. Es ist somit möglich, gleich große Poren oder Poren unterschiedlicher Größe in vorgegebenem Verhältnis zu erzeugen /

Erfindungsgemäß können Dichten von 1 g/cm^, vorzugsweise .<: 0,5 g/cm^, bzw. 4: 0/3 g/cm^ durch das Verhältnis des Gewichts des sinterfähigen Pulver zum Volumen des aufgeschäumten Kunststoffes recht genau eingestellt werden.

Der Vorteil des aufgeblähten Kunststoffes besteht darin, daß zur Erzeugung der Poren eine relativ kleine Menge an organischer Substanz benötiqt wird. Für die Erzeugung einer hohen mechanischen Festigkeit ist es wichtig, daß die organischen Bestandteile während des Aufheizprozesses und Sinterprozesses möglichst vollständig verbrannt werden. Die Verbrennungsgase der organischen Substanz erzeugen die offenen Poren. Der Sinterprozeß darf daher nicht bei Temperaturen stattfinden, bei denen die Poren während des Sinterns wieder geschlossen werden.

Die Flüssigkeit, die zugegeben wird, hat im wesentlichen zwei Aufgaben: Zum einen soll sie für eine gleichmäßige Verteilung zwischen dem sinterfäh Pulver und der organischen Substanz sorgen, und zum anderen soll sie die vollständige Verbrennung der organischen Substanz beschleunigen. Reines Wasser hat sich als Flüssigkeit nicht bewährt, da sich das sinterfähige Pulver zu leicht absetzt. Dagegen hat sich die Zugabe von solchen Flüssigkeiten als vorteilhaft erwiesen, die sowohl eine hydrophile als auch eine hydrophobe Gruppe besitzen, wie z.B. Glycerin. Durch diese Flüssigkeiten

wird nicht nur die Haftung des Pulvers an der organischen Substanz, wie z.B. am aufgeschäumten Kunststoff, verbessert, sondern auch das Gleitvermögcn beim Mischen und Kneten VTesentlich erhöht. Günstig auf die Haftung und das Gleitvermögen wirken auch kleine Mengen an Schwefelsäure und Ammoniumsulfat

Versuche haben ergeben, daß durch Zugabe von Η,Ο- zur Flüssigkeit die Verbrennung der organischen Substanz rascher und vollständiger abläuft. Hierbei wirken Katalysatoren, die den Sauerstoff des ^O₂ freisetzen, beschleunigend. Als Katalysator hat sich z.B. MnC^ in Mengen von <: 0,2 Gew. % bewährt.

•Die Dichte und die Festigkeit der porösen Körper ist auch abhängig von der Korngröße des sinterfähigen Pulvers. Die Korngröße sollte < 200 \m sein. Für Dichten unter 0,5 g/cnP sollte die Korngröße vorzugsweise < 20 \m betragen. Wird dem kristallinen Pulver zur besseren Versinterung bzw. zur Verlötung Glaslot oder kristallisierendes Glaslot zugegeben, dann sollte die Körnung dieses Glaslotes < 20 im, vorzugsweise < 5 pm, betragen.

Un eine möglichst homogene Mischung zu erhalten, wird zuerst das sinterfähige Pulver mit eventuellen Zusätzen, wie Glaslot und (NH₄) ££>^ gut durchmischt. Anschließend wird das sinterfähige Pulver mit der organischen Substanz, z.B. dem aufgeschäumten Kunststoff, unter langsamer Zugabe der Flüssigkeit gemischt. Die homogene Masse wird danach in eine Form, z.B. aus Keramik, gegeben. Um die Bildung von kleinen Zwischenräumen zu vermeiden, wird die Masse fest eingestampft.

Je nach Größe des Sinterkörpers muß die Masse längere Zeit bei Raumtemperatur gehalten werden, damit das zugegebene Wasser langsam verdunsten kann. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Qberflache mit einem glyceringetränkten Tuch abzudecken. Nach dem Vortrocknen bei Raumtemperatur kann die äußere Form bereits entfernt werden.

Die Aufheizung erfolgt in mindestens 2 Stufen.

In der ersten Stufe erfolgt das Ausbrennen der organischen Substanz und die Bildung der offenen Poren.

In der zweiten'Stufe kann bei glasigen Glaskeramiken oder kristallisierenden Glasloten eine Keimbildung erfolgen.

Die dritte Aufheizstufe dient zur Sinterung unter Beibehaltung der offenen Poren und der äußeren Form.

Die Kristallisation einer glasigen Glaskeramik oder eines kristallisierenden Glaslots sollte während der Sinterung oder im Anschluß daran stattfinden.

Die Aufheizgeschwindigkeit hängt sowohl von der Größe des porösen Körpers als auch von der Art des verwendeten sinterfähigen Pulvers ab. Während des Aufheizprozesses darf innerhalb des porösen Körpers keine allzu große Tempeo-aturdiffcrenz entstehen. Diese Temperaturdifferenz sollte besonders ±m Temperaturgebiet der Sinterung möglichst gering sein.

Bei Verwendung von Glaspulver oder bei Zusatz von Glaspulver bzw. Glaslot zu kristallinem Pulver kann die Aufheizung sehr langsam erfolgen. Dagegen erfordert die Verwendung von leicht kristallisierendem Glaspulver oder von leicht kristallisierendem Glaspulver mit Keimbildner eine bestinmte Aufheizgeschwindigkeit, die nicht unterschritten werden darf. Durch diese Aufheizgeschwindigkeit wird indirekt auch die Größe des porösen Körpers vorgegeben und zwar wegen der auftretenden tolerierbaren Temperaturdifferenz im porösen Körper während des Aufheizens. Bei Einsatz von kristallisierendem Glaslot muß das Temperprogramm (Keimbildung und Kristallisation) für dieses kristallisierende Glaslot eingehalten werden.

Die bei der geschilderten Herstellung von porösem Glas, poröser Glaskeramik und porösen, keramischen Sintermassen erreichten Vorteile bestehen darin, daß gleichzeitig geringe Dichte und Offenporigkeit erzielt werden. Darüber hinaus wird eine gleichmäßige Porenverteilung mit genau festlegbaren Porendurchmessern erreicht. Das Verfahren ist sehr flexibel hinsichtlich der zu erzielenden Eigenschaften und der Gestalt der porösen Körper. So lassen sich beim Einsatz eines geeigneten sinterfähigen Pulvers poröse Glaskeramiken herstellen mit linearer Wärmeausdehnung um Null.

Die folgenden Beispiele sollen dazu dienen, das erfindungsgemäße Produkt und deren Herstellung näher zu erläutern.

Beispiel 1:

In einem Mischer werden 135 g Zerodurpulver der Körnung<60 μτη, 15 g Duranpulver der Körnung ζ 20 μπι und 10 g Ammoniumsulfat gemischt; (Zerodur ist eine im Handel erhältliche Glaskeramik mit einer linearen Wärmeausdehnung um Null; Duran ist das bekannte Borosilikatglas für Laborgläser). Dieses sinterfähige Pulver wird mit 10 g Styropor P 401 (Polystyrol) als organischer Substanz unter Zugabe von 44 ml Flüssigkeit gemischt und geknetet. Die Flüssigkeit besteht aus 12 ml Perhydrol (30 %), 12 ml Glycerin (87 %) und 20 ml Wasser. Die geknetete Masse wird in eine Form gegeben und 20 h bei 75⁰C getrocknet. Nach dem Trocknen wird die Form entfernt und der Körper mit 2 K/min auf 85O⁰C aufgeheizt und 2h bei dieser Temperatur belassen, bevor er wieder abgekühlt wird.

Bei vollkommen gleichmäßiger Porenverteilung besitzt der

poröse Glaskeramikkörper eine Dichte von 0,32 g/cm , einen E-

2 2

Modul von 340 N/mm , eine Druckfestigkeit von 0,24 n/mm, und einen Anteil an offenen Poren von ) 90 %.

Eijne 2. Probe mit 540 g Zerodur < 20 μΐη, 60 g Duran<20 μτη, 40 g (NII₄J₂SO₄), 60 ml H₀O (30%), 75 ml Glycerin (87%), 150 ml H₃O und 50 g Styropor P wurde wie die erste Probe gemischt, getrocknet und getempert.

Die Dichte der Probe war 0,25 g/cm³, der E-Modul 230 N/imn², die Druckfestigkeit 0,23-N/mm² und der Anteil an offenen Poren > 99 %.

Durch die feinere Körnung von Zerodur war'es möglich, die Dichte von 0,32 auf 0,25 g/cm^ zu reduzieren ohne wesentliche Verminderung der

Druckfestigkeit.

Beispiel 2:

In der Tabelle 1 sind Beispiele für verschiedene sinterfähige Pulver zusammengestellt. Die Zusammensetzung von Gleitmittel, Oxidationsmittel, organischer Substanz und Flüssigkeit ist unverändert. Unter Nr. 1 wird ein poröses offenporiges Glas aus dem Glaspulver Duran mit Körnung < 60 mn hergestellt. Die Nummern 2, 3, 4 und 5 führen zu porösen Glaskeramiken. Pulver aus kristallisierter Glaskeramik läßt sich bei Temperaturen unterhalb 850 OC nicht sintern. Ihm muß daher als Additiv Glaspulver (Nr. 2) Glaslot oder kristallisierendes Glaslot beigegeben werden.

Mit sinterfähigem Pulver aus Glaskeramik (Zerodur), die noch nicht keramisiert ist (Nr. 3), können durch rasches Aufheizen kleine poröse Glaskeramikkörper hergestellt werden. Das gleiche gilt für leicht zur Oberflächenkristallisation neigendes sinterfähiges Pulver. Ein solches Pulver ist z.B. ein Glaspulver mit der Zusammensetzung von Zerodur, aber ohne die Keimbildner TiO₂ und ZrO₂ (Nr. 4).

Zur Einstellung der Wärmeausdehnung kann dem sinterfähigen Pulver auch eine Glaskeramik oder ein Mineral (Eukryptit) mit negativer Wärmeausdehnung zugegeben werden (Nr. 5). Eukryptit läßt sich wie keramisierte Glaskeramik bei Temperaturen < 850 ⁰C nicht zusammensintern (Nr. 6). Durch Zusatz von Glaspulver, Glaslot oder kristallisierendem Glaslot lassen sich auch aus Mineralien poröse Sintermassen herstellen (Nr. 7).

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Beispiel 3:

Der Einfluß der verschiedenen Gleit- und Oxidationsmittelzusätze geht aus Tabelle 2 hervor. Die Mischung, Trocknung und Temperung erfolgte wie in Beispiel 1 beschrieben. Bei Abwesenheit der Oxidationsmittel verbrennt die organische Substanz (Styropor P 401) nur unvollständig. Die Schichten mit Resten anorganischer Substanz krümeln leicht.

Beispiel 4:

Der Einfluß der organischen Substanzen (Styropor) geht aus Tabelle 3 hervor. Die Größe der Kunststoffkugeln hat nur einen geringen Einfluß auf die Dichte (Nr. 1/2 und 3). Die geringste Dichte wurde mit der Größe P 401 (Nr. 2) erzielt. Durch Mischen verschiedener Kugelgrößen (Nr. 4, 5 und 8) läßt sich die Dichte etwas verringern.

Sehr stark abhängig ist jedoch die Dichte von der zugegebenen Menge an Kunststoff (Nr. 2, 6 und 7).

Zusammenstellung von sinterfähigem Pulver (Körnung ^. 60 im)

Tabelle 1

Lfd Nr.	Zusammensetzung	Gleit- Oxidationsm. org. porenbild. Subst.	Teinpsrprograirm	Eigenschaften	Dichte [g/cm³]	Druckfestigkeit [N/rrm²]	E-Itodul [N/rrm²]	«100 V⁰' [K-1]	l t t
1	Sinterfähiges Pulver	7 g Amrroniumsulfat 8 g Glycerin (87 %) 10,0 g Perhydrol (30 % 0,01 g Mangandioxid 20-30 g Wasser 4,8 g Styropor P 401 (BASF), doppelt geschäumt	η ς_ιη op/· mn τ ' ' \ nci'or	0,33	n.b.	n.b.	n.b.
2	100 % Duran50	Il	1h	0,26	0,24 (Zugfest, nach PE-Mathode 0,58)	250	3 - 5	1 t
3	90 % Zerodur+) 10 % Duran50	Il	Π ¹^-1 Π Op/ ι mn °ρ ' . , ' ^ R^n Op	0,35	0,5	n.b.	n.b. .,j
4	100 % Zerodur nicht kera- misiert	Il	2h	0,34	2-8	700	n.b. <« (CL₃₀O=O, 2x1 OI bei 800OC, 24h)	•
5	100 % Zerodur o. Keimbildner nicht keram.	Il	1 Π.—9Π Op/' mn Qp ' \ R^n ⁿc	0,27	0,30	n.b.	* · * n.b· · 1 C	4
6	88 % Zerodur 2 % Eukryptit 10 % Duran 50	Il	2h	0,25	sehr schwach nicht meßbar	n.b.	* t n.b*
7	100 % Eukryp tit	Il	10-90 Op/' mn ⁰P . '■ ν. R^n op	0,23	0,1	n.b.	n.b.
8	80 % Eukryptit 20 % Duran 50	Il	2h	0,23++)	0,38⁺⁺)	234++)	+ 2,0
9	80 % Zerodur+) 20 % krist. Glaslot	Il	mn τ 0,5-10 ⁰C/' pt-_n ^γ.	0,21	0,13	164	+15,5
80 % Zerodur+) 20 % krist. Glaslot	2h
100 °Γ ¹°-20 ⁰C/' s non fV-,
2h
100 ⁰C 0/5-10 C/' „er) Op
2h
100 <"f 0,5-10 Oc/· _ρΐ-_η ^
2h
Π O¹Z Oc/' 10n Of^¹ Vt->* ~W . pen Op
2h

+) Der Anteil an offenen Poren beträgt 99,8 %. ⁺⁺) Die Isotropie der Eigenschaf ten wird in Tabelle 1a gezeigt.

Tabelle 1a Eigenschaftswerte der Zusammensetzung 8 in drei Richtungen

Probe	Richtung	Meßwerte	Dichte [g/cm³]	Ε-Modul [N/mm²]	Druckfestigkeit [N/rrm²]
1	X y Z	0,24 0,24 0,24	230 · 224 201	0,44 0,42 0,39
2	X y Z	0,26 0,26 0,26	323 353 363	0,56 0,65 0,55
3	X y Z	0,21 0,21 0,21	311 329 300 ■	0,50 0,50 0,50

Die Schwankungen der Meßwerte liegen innerhalb der Meßgenauigkeit.

Tabelle 2

Einfluß verschiedener Gleit- und Oxidationsmittelzusätze

Lfd. Nr.	sinterfähiges Pulver	, Gleitmittel, Oxidationsmittel	I 80 % Zerodur f 20 % Duran j j	Zucker	i	Ammon sulfat	Mangan dioxid	Perhydroli Wasser (30 %) j	organische Substanz	^30	8	Eigenschaften	ι.	neigt zu Schichten- bildg.,nicht alle Poren geöffnet I
1	Gew.%	Glycerin (87 %)	g/100g	g/100g	g/100g	ml/100g j ml/100g g/100g	^/30	8	Dichte Druck- ' Festigk,	0,23 0,21 · neigt zu Rißbil dung	0,28 χ neigt zu Schichten- ^ \ bildg., nicht alle ι I Poren geöffnet
2	80 % Zerodur 20 % Duran	ml/100g	-	7	0,01	10	r-30	8	(g/crrtf) (N/mm2)	0,25 0,10 j neigt zu Schichten- ! bildg. u. krümelt 5	0,28 χ \ Porenverbindg. be- • steht, org. Subst. j n. völlig verbrannt
3	80 % Zerodur 20 % Duran	-	-	7	0,01	10	^30	8	0,25 0,33	0,27 0,10	■ 0,37 χ j Pulver setzt sich in I ca. 1 cm dicker Schicht f ab, viele Poren ge- ί schlossen
4	80 % Zerodur 20 % Duran	10	5	7	0,01	10	rJ30	8	0_#27 0,30
5	80 % Zerodur 20 % Duran		-	-	0,01	10	~30	8
6	80 % Zerodur 20 % Duran	10	—	7		10	λο.30	8
7	80 % Zerodur 20 % Duran	10		7			40 j 8 : j
8	80 % Zerodur 20 % Duran I ;	10		7	0,01
■ 10

x = keine einheitliche Festigkeit; Schichten mit Eesten organischer Substanz krüneln leicht.

Tabelle 3 Einfluß der organischen Substanzen (Styropor)

Lfd. iir.	sinterfähiges Pulver	Gleitmittel, Oxidationsmittel	organische Substanz (Kugelgröße*;	Eigenschaften
1	Gew. %	g/100 g Pulver	g/100 g Pulver- Kugelgröße	Dichte: 0,31 g/cm³ Druckfestigkeit: 0,30 N/irm²
2	90 % Zerodur 10 % Duran	7 g Ämironiumsulf at 8 g Glycerin (87 %) 10 g Perhydrol (30 %) 0,01 g Mangandioxid .20-30 g Wasser	5 g P 501	Dichte: 0,28 g/cm³ Druckfestigkeit: 0,30 N/mm2
3	90 % Zerodur 10 % Duran	■1	5 g P 401	Dichte: 0,30 g/cm³
4	90 % Zerodur 10 % Duran	Il	5 g P 301	Dichte: 0,28 g/cm³
5	90 % Zerodur 10 % Duran	Il	2,5 g P 501 2,5 g P 301	Dichte: 0,26 g/cm³ Druckfestigkeit: 0,24 N/mm²
6	90 % Zerodur 10 % Duran	Il	4 g P 401 1 g P 301	Dichte: 0,24 g/cm³
7	90 % Zerodur 10 % Duran	Il	7 g P 401	Dichte: 0,42 g/cm³
■	90 % Zerodur 10 % Duran	Il	3 g P 401	Dichte: 0,22 g/cm³
90 % Zerodur 10 % Duran	Il	6 g P 401 1 g P 301

^x) = P 501 - KugelgröGe nach dem Aufschäumen φ 0,4 - 1,5 mm = P 401 - Kugelgröße nach dem Aufschäumen φ 1,5 - 2,0 mm = P 301 - Kugelgröfie nrch dem Aufschäumen φ 2,0 - 3,0 mm

O CO

CD

Claims

3 Ί 03749 P 587 JENAER GLASWERK SCHOTT & GEN. Hattenbergstr. 6500 Mainz Offenporiger Formkörper mit homogener Porenverteilung und geringer Dichte Patentansprüche; :Ί) Formkörper aus porösem, gesintertem, glasigem und/oder kristallinem Material mit einer D; zeichnet durch folgende Merkmale: kristallinem Material mit einer Dichte <■ 1,0 g/cm , gekenn-

1.1 - mehr als 90 % der Poren des Formkörpers sind offene

Poren,

1.2 - die Porenverteilung ist isotrop.

2. Formkörper nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:

1,1,1 - mehr als 99 % der Poren sind offen.

— Ο _

3. Formkörper nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:

1.3 - die Dichte des Formkörpers beträgt < 0,3 g/cm .

4. Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:

1.4 - das poröse, gesinterte Material ist ein Glas.

5. Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:

1.5 - das poröse, gesinterte Material ist ein kristallines

Glaslot.

6. Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:

1.6 - das poröse, gesinterte Material ist eine Glaskeramik.

7. Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:

1.7 - das poröse, gesinterte Material ist eine keramische

Masse.

8. Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:

1.8 - das poröse, gesinterte Material besteht aus zwei oder

mehreren der folgenden Stoffgruppen: Glas, kristallisiertes Glaslot, Glaskeramik und keramische Masse.

9. Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:

1.1.1.1 - alle Poren sind einheitlich groß.

10. Formkörper aus einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:

1.1.1.2 - die Gesamtzahl der Poren setzt sich zusammen aus

gleichmäßig verteilten Poren zweier oder mehrerer unterschiedlicher Größen.

11. Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

1.1.1.3 - der Formkörper weist zusätzlich gezielt eingebrachte Hohlräume auf, die sich von den Poren durch ihre Größe (^- Faktor 10) unterscheiden.

12. Formkörper nach einem der Ansprüche 5 bis 8, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:

1,9 - die kristalline Phase des kristallisierten Glaslots, der Glaskeramik und der keramischen Masse besteht im wesentlichen aus Hochquarz-Mischkristallen.

13. Formkörper nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:

1,9,1 - das Mengenverhältnis zwischen Glasphase und Kristallphase und deren Zusammensetzung ist so gewählt, daß der Formkörper einen linearen thermischen AusdehnungskoeffizientenOC 20-300< 1 χ 10 K aufweist.

14. Formkörper nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:

1,9,2 - der Formkörper weist einen linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten 0C_{0n inn} von 0 + 0,1 χ 10 κ"' auf.