DE3103751C2

DE3103751C2 - Verfahren zur Herstellung von porösem Glas, poröser Glaskeramik und porösen keramischen Sintermassen

Info

Publication number: DE3103751C2
Application number: DE19813103751
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: 1983-05-19
Also published as: DE3103751A1

Abstract

Das Verfahren zur Herstellung von porösen Körpern aus Glas, Glaskeramik oder keramischen Sintermassen besteht darin, daß einem sinterfähigen Pulver eine organische Substanz beigemischt wird, die später verbrennt und dadurch die Poren liefert. Das Gemisch aus dem sinterfähigen Pulver und der organischen Substanz wird geknetet, in eine vorgegebene Form eingepreßt und vorgetrocknet. In einer ersten Aufheizstufe wird die organische Substanz verbrannt, und in einer zweiten Aufheizstufe wird das Material zusammengesintert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von porösem Glas, poröser Glaskeramik und porösen keramischen Sintermassen mit offenen Poren und geringer Dichte.

Es ist eine Reihe von "Verfahren zur Herstellung von porösen Körpern bekannt Eine Gruppe von Verfahren befaßt sich mit der Herstellung von Schaumkörpern, wie z. B. Schaumglas und Schaumglaskeramik. Bei diesen Verfahren werden die Poren bei einem Aufschäumprozeß meist bei hohen Temperaturen erzeugt Je nach dem angewandten Verfahren ist dabei immer ein mehr oder weniger großer Anteil der Poren geschlossen.

Eine weitere Gruppe von Verfahren befaßt sich mit der Herstellung von Filterplatten, die offene Poren unterschiedlicher Größe besitzen. Bei diesen Verfahren werden die unterschiedlichen Porengirößen durch Sinterung von Glas oder Keramikpulver verschiedener Korngröße erziel!. Hierbei können jedoch keine sehr niedrigen Dichten erreicht werden.

Poröse Gläser lassen sich auch durch Auslaugen entmischter Gläser erzeugen, jedoch können auch hier mit vertretbaren Kosten keine niedrigen Dichten erzielt werden.

Für bestimmte Produkte ist es jedoch nötig, daß die Poren der porösen Körper offen sind, d. h, daß sie mit der Außenluft und untereinander in Verbindung stehen, und daß die porösen Körper gleichzeitig eine geringe Dichte besitzen. Zum Beispiel wird für einen Spiegelträger für den Weltraum eine poröse Glaskeramik benötigt, die offene Poren und eine möglichst geringe Dichte, vorzugsweise <0,3 g/cm³, besitzt. Zusätzlich soll diese poröse Glaskeramik noch eine möglichst geringe Wärmeausdehnung, vorzugsweise um Null, und eine über den gesamten Körper vollständig gleichmäßige Porenverteilung bei ausreichender mechanischer Festigkeit besitzen.

Die Offenporigkeit wird benötigt, da die in den Poren eingeschlossene Luft im Vakuum eine Längenänderung hervorrufen würde.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist ein neues Verfahren, welches es ermöglicht, die ßleichzeitigen

3 4

Forderungen nach Offenporjgkeit, gleichmäßiger Po- das kristalline Pulver bezüglich der Wärmedehnung, _ renverteilung und sehr geringer Dichte erfüllen zu Für eine poröse Glaskeramik mit niedriger Wärmekönnen, Dieses Ziel wird mit einem Verfahren gemäß ausdehnung muß der Anteil an Glaspulver möglichst den Patentansprüchen erreicht, niedrig gehalten werden, da die Wärmeausdehnung des

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird 5 Glaspulvers in diesem Fall höher liegt als die

feingemahlenes sinterfähiges Pulver mit organischen Wärmeausdehnung des kristallinen Pulvers, Die Wär-

Substanzen unter Zugabe einer Flüssigkeit gemischt, in meausdehnung der porösen Glaskeramik setzt sich in

eine Form eingebracht, vorgetrocknet und getempert etwa additiv aus den Einzelkomponenten zusammen.

Das Vortrocknen erfolgt bei Raumtemperatur. Nach Zur Kompensation der positiven Wärmeausdelming

dem Vortrocknen kann die Form wieder entfernt io des Glaspulvers muß daher ein Teil des kristallinen

werden. Der vorgeformte Körper wird in mindestens Pulvers eine negative Wärmeausdehnung aufweisen,

zwei Stufen aufgeheizt In der ersten Temperstufe Das kristalline Pulver mit negativer Wärmeausdehnung

erfolgt die Verbrennung der organischen Substanz und kann sowohl eine Glaskeramik als auch ein Mineral, wie

die Bildung der offenen Poren. Bei der zweiten z. B. Eukryptit, sein.

Temperstufe sintert das Pulver zusammen. Die Sinter- 15 Anstelle von Glaspulver bzw. Glaslot kann auch

temperatur wird dabei so gewählt daß die Poren bei kristallisierendes Glaslot eingesetzt werden. Das kristal-

dem Sintervorgang offen bleiben. Das sinterfähige lisierende Glaslot hat den Vorteil, daß es bei relativ

Pulver, kann aus Glas, leicht kristallisierendem Glas, niedriger Temperatur eine Verbindung zwischen den

leicht kristallisierendem Glas mit Keimbildner, kristall»- kristallinen Teilchen herstellt und, nachdem es selbst

sierter Glaskeramik, kristallinen sinterfähigen Produk- 20 kristallisiert ist, eine niedrige Wärmeausdehnung

ten oder Mischungen dieser Substanzen bestehen. aufweist Aufgrund der niedrigen Wärmeausdehnung

Am einfachsten läßt sich nach diesem Verfahren kann der Anteil an Glaspulver und damit die

poröses Glas herstellen, da Glas bereits bei relativ mechanische Festigkeit der porösen Glaskeramik

niedrigen Temperaturen zusammensintert, ohne daß die erhöht werden,

entstehenden Poren sich schließen. 25 Ein Vorteil des Verfahrens liegt darin, daß die Größe

Bei Verwendung von Pulver aus leicht kristallisieren- der Poren und deren Verteilung sehr exakt vorgegeben

dem Glas oder leicht kristallisietindem Glas mit werden können. Die Größe der organischen Körper,

Keimbildner steht der Sinterprozeß in Konkurrenz zum vorzugsweise aufgeschäumte Kunststoffkugeln, be- Kristallisationsprozeß. Bei sonst gleicher Zusammenset- stimmt die Porengröße. Es ist somit möglich, gleich

zung und gleicher Aufheizgeschwindigkeit kristallisie- 30 große Poren oder Poren unterschiedlicher Größe in

ren Gläser mit Keimbildner früher als Gläser ohne vorgegebenem Verhältnis zu erzeugen.

Keimbildner. Der Unterschied wird jedoch um so Erfindungsgemäß können Dichten von < 0,5 g/cm³

geringer, je langsamer die Aufheizrag erfolgt Beide durch das Verhältnis des Gewichts des sinterfähigen

Glasarten sintern um so besser zusammen, je rascher Pulvers zum Volumen des aufgeschäumten Kunststoffes

der Aufheizprozeß abläuft Der Aafheir-jeschwindigkeit 35 recht genau eingestellt werden.

sind jedoch Grenzen gesetzt, da zum einen die Der Vorteil des aufgeblähten Kunststoffes besteht

organische Substanz ausbrennen muß und zum anderen darin, daß zur Erzeugung der Poren eine relativ kleine

bei der Kristallisation eine Schrumpfung stattfindet, die Menge an organischer Substanz benötigt wird. Für die

sich um so stärker bemerkbar macht je rascher die Erzeugung einer hohen mechanischen Festigkeit ist es

Aufheizung erfolgt und je größer die Dimensionen des *o wichtig, daß die organischen Besiandtehe während des Schaumkörpers sind. Aufheizprozesses und Sinterprozesses möglichst voll- Die Schwierigkeiten der Schrumpfung treten bei dem ständig verbrannt werden. Die Verbrennungsgase der Pulver aus kristallisierter Glaskeramik oder den organischen Substanz erzeugen die offenen Poren. Der

kristallinen Produkten nicht auf, wenn beim Aufheizen Sinterprozeß darf daher nicht bei Temperaturen

und Sinern keine Strukturumwandlungen, wie Umkri- 45 stattfinden, bei denen die Poren während des Sinterns

stallisation und Abgabe von Kristallwasser erfolgen. Die wieder geschlossen werden.

Sintertemperaturen der kristallinen Produkte liegen Die Flüssigkeit, die erfindungsgemäß zugegeben wird,

dafür im allgemeinen recht hoch, meist über 900⁰C. hat im wesentlichen zwei Aufgaben: Zum einen soll sie

Für die Herstellung von poröser Glaskeramik mit für eine gleichmäßig/; Verteilung zwischen dem

geringer Wärmeausdehnung, vorzugsweise um Null, ?o sinterfähigen Pulver und der organischen Substanz

muß von einer Glaskeramik mit Hochquarzmischkristal- sorgen, und zum anderen soll sie die vollständige

len ausgegangen werden. Da die Umwandlung von Verbrennung der organischen Substanz beschleunigen.

Hochquarzmischkristall in Spodumen bereits oberhalb Reinej Wasser hat sich als Flüssigkeit nicht bewährt da

800⁰C beginnt, muß in diesem Falle die Sintertempera- sich das sinterfähige Pulver zu leicht absetzt Dagegen

tür unterhalb 85O⁰C, vorzugsweise unterhalb 800⁰C, 55 hat sich die Zugabe von solchen Flüssigkeiten als

liegen. Versuche haben gezeigt daß bei kristallisierter vorteilhaft erwiesen, die sowohl eine hydrophiel als auch

Glaskeramik mit einer Wärmeausdehnung um Null bei eine hydrophobe Gruppe besitzen, wie z. B. Glycerin,

einer Temp^rung kaum eine Sinerung stattfindet und Durch diese Flüssigkeiten wird nicht nur die Haftung

daher unterhalb 850° C keine guten mechanischen des Pulvers an der organischen Substanz, z. B. am

Festigkeiten bei geringen Dichten zu erhalten sind. eo aufgeschäumten Kunststoff, verbessert sondern auch Diese Schwierigkeiten können erfindungsgemäß das Gleitvermögen beim Mischen und Kneten wesent-

umgangen werden, wenn dem kristallinen Pulver ein lieh erhöht Günstig auf die Haftung und das

gewisser Anteil an Glaspulver beigegeben wird. Das Gleitvermogen wirken auch kleine Mengen an Schwe-

zugemischte Glaspulver hat die Aufgabe, die Verbin- feisäure und Ammoniumsulfat (N H^hSO«.

dung zwischen den kristallinen Körpern herzustellen. <* Versuche haben ergeben, daß durch Zugabe von H₂O₂

Die mechanische Festigkeit der porösen Körper ist zur Flüssigkeit die Verbrennung; der organischen

abhängig vom Anteil an Glaspulver, von der Körnung Substanz rascher und vollständiger abläuft. Hierbei

des Glaspulvers und der Anpassung des Glaspulvers an wirken Katalysatoren, die den Sauerstoff des H₂O₂

freisetzen, beschleunigend. Als Katalysator hat sich z, B, MnQ₂ in Mengen von < 0,1 Gew.-% bewährt, H Die Dichte und die Festigkeit der porösen Körper ist

p auch abhängig von der Korngröße des sinterfähigen Pulvers, Die Korngröße sollte <200μηι sein. FOr Dichten unter 0,5 g/cm³ sollte die Korngröße vorzugs- ' weise <20 μπι betragen. Wird dem kristallinen Pulver ί^Λ zur besseren Versinterung bezw. zur Verlötung Glaslot

, oder kristallisierendes Giaslot zugegeben, dann sollte

ί ' die Körnung dieses Glaslotes <20μιη, vorzugsweise

<5μm₁ betragen.

Um eine möglichst homogene Mischung zu erhalten, wird zuerst das sinterfähige Pulver mit eventuellen Zusätzen, wie Glaslot und (NHO2SO4 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 gehauen werden, damit das zugegebene Wasser langsam verdunsten kann. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Oberfläche mit einem glyceringetränkten Tuch abzudecken. Nach dem Vortrocknen bei Raumtemperatur kann die äußere Form bereits entfernt werden.
Die Aufheizung erfolgt in mindestens 2 Stunfen. In der ersten Stufe erfolgt das Ausb^rennen der organischen Substanz und die Bildung der offenen Poren.

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

Die dritte Aufheizstufe dient zur Sinerung 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 Auiheizgeschwindigkeit 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 Temperaturdifferenz entstehen. Diese Temperaturdifferenz sollte besonders im Temperaturgebiet der Sinterung möglichst klein sein.

Bei der 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 K.eimbildner eine bestimmte 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 Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von porösem Glas, poröser Glaskeramik und porösen, keramischen Sintermassen bestehen darin, daß gleichzeitig geringe Dichte und Offenporigkeit erzielt werden. Darüber hinaus wird eine gleichmäßige Porenverteilung mit genau festlegbaren Porendurchmessern erreicht. Daj 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 Verfahren näher zu erläutern.

M)

Beispiel 1

In einem Mischer werden 135 g Zerouurpulver der Körnung < 60 μπι, 15 g Duranpulver der Körnung <20 μπι und 10 g Ammoniumsulfat gemischu (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 (H₂O₂ 30%), 12 ml Glycerin (87%) und 20 ml Wasser. Die gekr.:;tete Masse wird in eine Form gegeben und 20 h bei 75" C getrocknet Nach dem Trocknen wird die Form entfernt und der Körper mit 2 K/min auf 850⁰C aufgeheizt und 2 h bei dieser

>5 Temperatur belassen, bevor er wieder abgekühlt wird. Bei vollkommen gleichmäßiger Porenverteilung besitzt der poröse Glaskeramikkörper eine Dichte von 032 g/cm³, einen Ε-Modul von 340 N/mm² und eine Druckfestigkeit von 0,24 N/mm².

Eine zweite Probe mit 540 g Zerodur < 20 μπι, 60 g Duran <20μΐη, 40 g (NHO₂SO₄, 6OmI H₂O₂ (30%), 75 ml Glycerin (87%), 150 ml H₂O und 50 g Styropor P 401 wurde wie die erste Probe gemischt getrocknet und getempert

Die Dichte der Probe war 0,25 g/cm³, der E-Modul 230 N/mm² und die Druckfestigkeit 0,23 N/mm².

Durch die feinere Körnung von Zerodur war es möglich, die Dichte von 0,32 auf 0,25 g/cm³ 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 μπι hergestellt. Die Nummern 2, 3, 4 und 5 führen zu porösen Glaskeramiken. Pulver aus kristallisierter Glaskeramik läßt sich bei Temperaturen unterhalb 85O⁰C nicht sintern. Ihm muß daher als Additiv Glaspulver (Nr. 2), Glaslot oder kristallisierendes Giaslot beigegeben werden.

Mit sinterfähigem Pulver aus Glaskeramik (Zerodur), die noch nicht keramisiert ist (Nr. 3), können durch rasches Aufheiznn kleine poröse Glas!;eramikkörper hergestellt werden. Das gleiche gilt für leicht zur Oberflächenkristallisation neigendes sinterfähiges Pulver. Ein solches Pulver ist z. B. ein Glaspulver mit d^r Zusammensetzung von Zerodur, aber ohne die Keimbildner TiOj 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°C nicht zusammensintern (Nr. 6). Durch Zusatz von Glaspulver, Glaslot oder kristallisierendem Glaslot

J5

40

50

lassen sich auch aus Mineralien poröse Sintermassen herstellen (Nr. 7).

Beispiel 3

Der Einfluß der verschiedenen Gleit- und Oxidationsmitlelzusätze 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 Kunststoffku geln 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).

Tabelle 1 Zusammenstellung von sinterfähigem Pulver (Körnung = 60 μηι

Lfd. Zusammensetzung

^Nr· Sinterfähiges
Pulver

Temperprogramm

Gleit-, Oxidationsm. org. porenbild. Subst. Eigenschaften

Dichte Druckfestigkeit

(g/cm³) (N/mm²)

Ε-Modul ¹¹IOOX (N/mm²) (K"¹)

1	100% Duran 50	7 g Ammoniumsulfat 8 g Glycerin (87%) 100 g Perhydrol (30%) 0,01 g Mangandioxid 20-30 g Wasser 4,8 g Styropor Γ 401 (BASF) doppelt geschiiumt
2	90% Zerodur 10% Duran	desgl.
3	100% Zerodur nicht keramistert	desgl.
4	100% Zerodur o. Keim bildner nicht keram.	desgl.
S	88% Zerodur 2% Eukryptit 10% Duran 50	desgl.
6	100% Eukryptit	desgl.
7	80% Eukryptit 20% Duran 50	desgl.

100°C

770⁰C, 1 h

100°C

85O⁰C, 2 h

100⁰C e> S5QPC, 2 h

100⁰C

85O°C, 2 h

100⁰C > 85O⁰C, 2 h

10-20⁰C/'
100⁰C > 990⁰C, 2 h

100°C

850°C, 2 h

n. b.

0,24

(Zugfest, nach
PE-Methode)
0,58

0,5

-2-8

-0,30

sehr schw.
n. meßbar

-0,1

η. b.

-250

n. b. -700 n. b.

n. b. n. b.

η. b.

-3-5

n. b. n. b. n. b.

n. b. n. b.

Tabelle 2 Einfluß verschiedener Gleit- und Oxidationsmittelzusätze

Lfd.	Sinterfähiges	Gleitmittel,	Oxidationsmittel	Ammo	Mangan	Perhydrol	Wasser	Organische	Eigenschaften	Druck
Nr.	Pulver	Glycerin	Zucker	niumsulfat	dioxid	(30%)		Substanz	Dichte	festigkeit
		(87%)		g/100 g P.	g/100 g P.	ml/lOOgP.	ml/100 g P.			(N/mm²)
	Gew.-%	ml/100 g P.	g/100 g P.				g/100 g P.	(g/cm³)

80% Zerodur 20% Duran

80% Zerodur 20% Duran 80% Zerodur 20% Duran

8$)% Zerodur 20% Duran

80% Zerodur 20% Duran

10

10 10 10 10

0,01 0,01

0,01

-30 -30

-30

0,33 0,30

0,21 0,10

0,10

neigt zu Rißbildung

neigt zu Schichtenbildung und krümelt

neigt zu Schichtenbildung, nicht alle Poren geöffnet

Porenverbindung besteht, org. Subst. nicht völlig verbrannt

Pulver setzt sich in ca.

1 cm dicker Schicht ab, viele

Poren geschlossen

*) Keine einheitliche Festigkeit, Schichten mit Resten organischer Substanz krümeln leicht.

13

Tabelle 3

Einlluß der organischen Substanzen (Styropor)

14

Lfd. Sinterfahiges
Nr. Pulver

Gew.-%

Gleitmittel,
Oxidationsmittel

g/100g Pulver

Organische Substanz (Kugelgröße*)

g/100 g Pulver Kugelgröße

Eigenschaften

90% Zerodur
10% Duran

7 g Ammoniumsulfat

8 g Glycerin (87%) 10 ? Perhydrol (30%) 0,01 g Mangandioxid 20-30g Wasser

2	90% Zerodur	desgl.
	10% Duran
3	90% Zerodur	desgl.
	!C% Duran
4	90% Zerodur	desgl.
	10% Duran
5	90% Zerodur	desgl.
	i0% Duran	desgl.
6	90% Zerodur	desgl.
	10% Duran
7	90% Zerodur	desgl.
	10% Duran
8	90% Zerodur	desgl.
	10% Duran

5 g P 501

5 g P 401 5g PJUl

2,5 g P 2,5 g P

4 g P 401 Ig P 301

7 g P 401 3 g P 401

6 g P 401 Ig P 301

*) = P 501 - Kugelgröße nach dem Aufschäumen 0 0,4-1,5 mm. = P 401 - Kugelgröße nach dem Aufschäumen 0 1,5-2,0 mm. = P 301 - Kugelgröße nach dem Aufschäumen 0 2,0-3,0 mm.

Dichte: 0,31 g/cm³

Druckfestigkeit: 0,30 N/mm²

Dichte: 0,28 g/cm³

Druckfestigkeit: 0,30 N/mm²

Uicnte:

Dichte:

u,ju g/cnr

0,28 g/cm³

Dichte: 0,26 g/cm³

Druckfestigkeit: 0,24 N/mm²

Dichte: 0,24 g/cm³

Dichte:

0,42 g/cm³

0,22 g/cm³

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von porösem Glas, poröser Glaskeramik und porösen keramischen Sintermassen geringer Dichte, bei dem feingemahlenes sinterfähiges Pulver und organische Substanzen vermischt und unter Zugabe von Flüssigkeit bei Raumtemperatur geknetet werden, worauf das Gemisch in eine Form eingepreßt, unterhalb 100⁰C vorgetrocknet und unter Verbrennung der organischen Substanzen erhitzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die organischen Substanzen in einer ersten Aufheizstufe unter Bildung offener Poren vollständig verbrannt werden und das is sinterfähige Pulver unter Beibehaltung der Form und der offenen Poren in einer zweiten Temperstufe zu einem von geschlossenen Hohlräumen im wesentlichen freien porösen Körper zusammengesintert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß als das sinterfähige Pulver gemahlenes Glas, leicht kristallisierendes Glas, leicht kristallisierendes Glas mit Keimbildner, keramisierte Glaskeramik, kristalline sinterfähige Produkte und Mi- schungen dieser Stoffe verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem sinterfähigen Pulver zur Erniedrigung der Sintertemperatur niedrig schmelzendes Glaslot und/oder niedrig schmelzendes kristallisie- jo rendes Glaslot beigemischt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung von poröser Glaskeramik und porösen keramischen Sintermassen mit niedriger linearer Wärmeausdehnung, vorzugsweise um Null, ein sinterfähiges Pulver aus leicht kristallisierendem Glas, leicht kristallisierendem Glas mit Keimbildner, kristallisierter Glaskeramik, kristallinen sinterfähigen Produkten oder Mischungen dieser Stoffe verwendet wird, dessen Zusam- w mensetzung so gewählt ist, daß es Kristalle der Hochquarzmischkristall-Familie vor oder während des Sinterprozesses bildet, bereits enthält oder vollständig daraus aufgebaut ist.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Glaslot, welches eine niedrige Wärmeausdehnung besitzt, bzw. ein kristallisierendes Glaslot, welches beim Sintern eine niedrige Wärmeausdehnung annimmt, verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn- so zeichnet, daß ein sinterfähiges Pulver mit einer Körnung von <200μιη, vorzugsweise <60μηι, verwendet wird.

V. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als organische Substanz aufgeschäum- te Kunststoffkugeln, z. B. aus Polystyrol, verwendet werden, deren Durchmesser dem angestrebten Porendurchmesser entspricht.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als diese Flüssigkeit Wasser oder wäßrige Lösungen verwendet werden.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gemisch Substanzen zur Verbesserung der Gleit- und Knetfähigkeit, wie z. B. Glycerin und/oder Schwefelsäure und/oder (NH^₂SO* zugegeben werden.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gemisch Oxidationsmittel, wie

z, B, H2O2, zugegeben werden.

11, Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß dem sinterfähigen Pulver ein Katalysator, vorzugsweise <0,l% MnOi zugegeben wird,

IZ Veifahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer oder mehrere der folgenden Schritte: Trocknung, Aufheizung und Sinterung so langsam durchgeführt werden, daß keine Schrumpfrisse entstehen. :

13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den porösen Körpern an bestimmten Stellen größere Hohlräume vorbestimmter Größe dadurch erzeugt werden, daß bsim Einpressen in die Form an den gewünschten Stellen nur der organische Stoff ohne das sinterfähige Pulver eingepreßt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung von porösen Körpern mit Dichten <0,50 g/cm³, vorzugsweise < 0,3 g/cm³, das Verhältnis des Gewichts des sinterfähigen Pulvers zum Volumen des organischen Stoffes < 0,5, vorzugsweise < 0,3 g/cm³, gewählt wind.