EP1828066A2 - Verfahren zur herstellung von glas- oder glaskeramik und insbesondere glas- oder glaskeramik-artikel - Google Patents

Verfahren zur herstellung von glas- oder glaskeramik und insbesondere glas- oder glaskeramik-artikel

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Publication number
EP1828066A2
EP1828066A2 EP05850249A EP05850249A EP1828066A2 EP 1828066 A2 EP1828066 A2 EP 1828066A2 EP 05850249 A EP05850249 A EP 05850249A EP 05850249 A EP05850249 A EP 05850249A EP 1828066 A2 EP1828066 A2 EP 1828066A2
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EP
European Patent Office
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glass
gas
ceramic article
levitation
starting
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP05850249A
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French (fr)
Inventor
Sybill NÜTTGENS
Wolfgang Schmidbauer
Roland Dudek
Friedrich Georg SCHRÖDER
Gerhard Hahn
Markus Borrmann
Helga Götz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schott AG
Original Assignee
Schott AG
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C03B23/00—Re-forming shaped glass
    • C03B23/02—Re-forming glass sheets
    • C03B23/023—Re-forming glass sheets by bending
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    • C03B32/02—Thermal crystallisation, e.g. for crystallising glass bodies into glass-ceramic articles
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    • C03C10/0018—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition containing SiO2, Al2O3 and monovalent metal oxide as main constituents
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    • C03C10/0045—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition containing SiO2, Al2O3 and a divalent metal oxide as main constituents containing SiO2, Al2O3 and MgO as main constituents
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    • Y10T428/31—Surface property or characteristic of web, sheet or block
    • Y10T428/315—Surface modified glass [e.g., tempered, strengthened, etc.]

Definitions

  • the invention generally relates to the production of glass or glass ceramics and more particularly to the production of glass or glass ceramics by storage on a gas bed during ceramization, as well as glass or glass ceramic articles produced according to the method.
  • Glass ceramic plates are widely used, among other things, as cooking surfaces for modern cooktops, as oven windows or fire-resistant glazing. In glass ceramics, the strength and the plays
  • the knobs in particular effect protection of the underside of the glass ceramic plate against strength-reducing injuries which are added to the glass ceramic, in particular during the ceramization process.
  • glass ceramic hobs were also produced for cooktops, which had smooth surfaces on both sides.
  • a plate thickness of 4 mm with a test format of 10 x 10 cm an average strength value of 36 cm drop height was achieved.
  • the currently used glass ceramic plates are mainly injured by the ceramizing process on, visually disturbing and reduce the strength noticeably.
  • the strength properties are determined by the quality of the surface. In a known
  • Keramleiterfrac is placed on a ceramic base plate to be ceramized green glass plate e separating agent can be used between green glass plate and base plate.
  • the glass ceramics which have been ceramized on a base generally injuries on the side, which faces the base plate.
  • Another method uses hanging ceramization.
  • the green glass plate is stored hanging at one end.
  • the glass ceramic is noncontact-mounted, so that no injuries to a substrate can occur, but it is difficult to achieve a flatness of the glass ceramic plates which satisfies the requirements.
  • GB 1383202 proposes to use combustion gas as levitation gas for the gas cushion.
  • combustion gas as levitation gas for the gas cushion.
  • particles are contained which preferably settle on the glass ceramic and thereby lead to a reduction in strength.
  • easily scaling metals and combustion products in the furnace chamber cause the glass plate is contaminated on its surface.
  • DE 10045479 a method for contactless storage and transport of flat glass is described in which the storage is also carried out on a gas cushion.
  • the pad has for this purpose a segmental structure in which the gas is supplied through openings in the segments and can escape through the spaces between the segments again.
  • US 5,078,775 describes a gas cushion pad with a membrane whose upper side has slit-shaped gas supply and gas outlet openings.
  • the Gas outlet ports communicate with gas outlet chambers in the membrane.
  • the gas supply openings are connected via collecting ducts to the underside of the membrane. At the bottom of the membrane compressed gas is supplied, which flows through the collecting ducts and the gas supply openings to the top and there generates a gas cushion, on which then a glass plate can be stored.
  • the gas comes only comparatively short with the walls of the sump in contact, so that no complete heat exchange take place and the gas can therefore flow with a temperature in the gas cushion, which may differ from the temperature of the membrane and in particular the temperature of the overlying glass.
  • the invention has for its object to provide glass or glass-ceramic materials, which in particular have a smooth fire-polished and / or knobbed surface, wherein the materials have a relation to known glass-ceramics significantly increased strength at the same time less visually disturbing damage to the surface.
  • the method according to the invention comprises the production of a starting glass body, storing the starting glass body on a gas cushion between a levitation pad and the starting glass body; and at least partially ceramizing the starting glass body on the levitation pad.
  • the levitation pad has at least one contiguous surface area with at least one gas supply area to which levitation gas of the gas cushion is fed out of the levitation pad and at least one gas discharge area on which gas of the
  • Gas cushion is at least partially discharged into the Levitationsunterlage inside.
  • the gas supplied to the gas cushion is preferably also passed through one or more chambers arranged in the levitation support before it leaves the latter exit.
  • the gas supplied to the gas cushion is preferably also passed through one or more chambers arranged in the levitation support before it leaves the latter exit.
  • the at least one gas supply chamber and at least one gas discharge chamber closed channels which extend in the direction along the support surface in the interior of the membrane.
  • a closed channel is accordingly a channel to understand, which is bounded by a wall in the manner of a tube.
  • a closed channel does not mean a completely closed cavity, since at least one inlet opening for the gas supply chamber and an outlet opening for the gas discharge chamber are provided for the supply and removal from the chambers or the channels of this embodiment.
  • the gas supply chamber, a gas inlet opening and the gas discharge chamber having a gas outlet which are arranged so that the Gasflußides within the gas supply chamber and Gasabbowrithmmer transverse to the normal of the support surface, in particular also along the support surface.
  • the levitation gas flows in the gas supply chamber and the gas discharge chamber in the membrane transversely to the normal of the support surface, in particular in the direction along the support surface, then a long flow path of the gas in the chambers and, concomitantly, an effective heat transfer can also occur in a thin membrane as levitation support the chamber walls are reached.
  • the levitation gas is fed into the gas supply chambers through at least one gas-permeable connection to the underside of the membrane or the levitation pad. Then one under the gas discharge and
  • Gas supply chambers arranged pre-chamber, preferably provided with a ceramic wall, which is connected for the supply of gas into the gas supply chamber via at least one gas-permeable connection with the Gaszufuhwait.
  • the pre-chamber itself is part of the membrane or levitation pad, or a one-piece membrane with at least one prechamber, gas removal and gas supply chambers is used.
  • the gas supply chamber is at least partially closed at the bottom, wherein the levitation gas is introduced into the gas supply chamber through a downwardly directed gas permeable compound in the membrane in the gas supply chamber.
  • the gas is also supplied from below, for example, in the gas cushion pad known from US Pat. No. 5,078,775, this membrane does not have any closed or downwardly at least partially closed chambers or channels for the gas supply. Rather, the channels are completely open downwards.
  • the gas supply chamber ' with a gas-permeable
  • connection in particular in the form of channels with a smaller cross-section than the gas supply chamber ensures that the gas dwells longer in the gas supply chamber before it exits via the further gas-permeable compound from the support surface.
  • an improved heat exchange with the membrane and thus a particularly good temperature homogeneity in the gas cushion is achieved in this embodiment of the invention.
  • the temperature of the levitation pad with a temperature gradient in the direction along the support surface of less than 10 0 C preferably be kept below 5 ° C.
  • Levitation cushion passes through the gas discharge chambers in the antechamber and is discharged there.
  • the pressure drop in the chambers is at most 0.5 mbar. If the levitation gas experiences a pressure drop of at most 0.5 mbar as it flows through the gas supply chamber and / or the gas discharge chambers, a particularly homogeneous pressure distribution can also be achieved in the gas cushion. '
  • the production of the starting glass body can be carried out by a conventional melting and shaping process, before the starting glass body is then ceramized according to the invention, for example in a levitation furnace.
  • the at least partial ceramization may in particular also comprise the nucleating.
  • the storage of the glass or glass ceramic on a levitation cushion is important on the one hand when the glass or the glass ceramic becomes very soft and / or when the glass or glass ceramic plate expands or contracts greatly.
  • the glass plate moves relative to the base plate, with the result that scratches on the more sensitive glass plate arise.
  • Auserdem it is advantageous if the glass has no contact with the substrate at the viscosities mentioned. If it comes to the contact of the starting glass body with a base, it may cause the glass to adhere to the base.
  • Method can also be a particularly homogeneous Temeraturver whatsoever both along the
  • the pad is otherwise a heat reservoir, which only delays the temperature changes occurring during the ceramization and can inhomogeneous anpas sen.
  • the temperature homogeneity for later quality and strength 'of the rendered ceramic glass is very important this so that here the levitating protective storage is of particular advantage.
  • the at least partial ceramization need not include complete ceramization.
  • the material of the starting glass can only be partly ceramized in order to obtain desired physical properties of the finished article.
  • the glass plate may change in its geometric dimensions. For example, this effect often occurs due to the phase transformation during ceramization. This can lead to both shrinkage and expansion of the glass plate. These changes often occur both in the area of nucleation and in different phases of crystal growth. In the conventional ceramizing process occurs in these phases, a strong relative movement of the glass plate relative to the base plate, which can lead to scratches in the product. Accordingly, an advantageous development of the method according to the invention provides for levitating the glass plate or the starting glass body on the gas cushion as it shrinks or expands.
  • the levitation gas is at least partially circulated. In this way, a cycle of the levitation gas is achieved.
  • the glass or the glass ceramic is stored in a hot state, for example for the ceramization on the gas cushion.
  • the circulated gas is thus already heated in the gas supply chambers, so that the Levitationsunterlage cooled only slightly by the supplied Levitationsgas. This saves energy, on the other hand, the homogeneity of the Temperature distribution hardly or not at all disturbed.
  • it is advantageous for the lowest possible temperature differences if the levitation gas of the environment of the starting glass body, for example, the furnace chamber of a ceramic furnace, in which the levitation pad is arranged, is removed.
  • a glass or glass ceramic article produced according to the invention is also distinguished by a more level surface.
  • the material may flow in the direction of gravity, ie along the surface of the starting glass body, resulting in a clearly inhomogeneous thickness of the finished ceramized article.
  • the restoring forces in warpage in a accordance with the invention on a flat surface lying ceramized starting glass bodies are significantly higher than in a hanging 'mounted initial glass body.
  • the surface of the starting glass body adjusts to the surface of the base, so that undesired warping is compensated. However, this effect does not occur in a free-hanging body, so that warping can be maintained.
  • 'According to one embodiment of the invention is a full-surface ceramisation of the starting glass body carried out so that a whole surface ceramized glass or glass-ceramic article is obtained. This is possible through the levitating storage, since no or only a minimal support or guidance is necessary for holding or guiding the starting glass body. In contrast, for example, in the hanging ceramization in No ceramization can be carried out in the area of the holder because the material is too soft or there are severe injuries.
  • the production of the starting or pre-glass body may advantageously also comprise the separation of portions of an initial glass ribbon.
  • the separated sections can then be subsequently ceramified separately. In this way, a subsequent cutting of the ceramized material, by which strength-reducing injuries may occur in the glass ceramic avoided.
  • a glass or glass-ceramic article which can be produced by the method according to the invention an article is understood to mean a material which may comprise glass and / or in particular glass-ceramic and / or partially-ceramicized glass.
  • the glass-ceramic articles which can be produced according to the invention have an increased strength without chemical pretension, so that according to one embodiment of the invention a chemical pretension is dispensed with, or in which a glass-ceramic article according to the invention is not chemically prestressed.
  • the format defined test plate in sample (100 mm x 100 mm squares) cut or produced in this defined format and 'tested by the falling ball test.
  • the ball drop test is performed such that a
  • a procedure with a respectively defined increased height of fall is carried out until fracture of the sample occurs.
  • the drop height at which breakage occurs is recorded as a measure of the strength of this sample.
  • the strength of the entire plate to be tested or a batch of manufactured articles arises . the mean of the individual strengths of the samples cut from it.
  • an article which can be produced according to the invention has, as a result of the production process, in particular a significantly increased breaking strength compared to known glass-ceramic materials, which manifests itself in a correspondingly increased mean drop height in the test described above.
  • This increased strength is already evident not additionally tempered glass-ceramic articles, in particular without chemical prestress.
  • the glass or glass-ceramic articles according to the invention are characterized by an average drop fall height, which amounts to at least 15 cm per millimeter thickness of the glass or glass-ceramic article with a format of 10 ⁇ 10 cm. Also 18 cm average breakage height per millimeter thickness of the glass or glass-ceramic article is easily reached or exceeded.
  • the increased strength of the glass-ceramic articles which can be produced according to the invention is based on first findings, inter alia, on a glassy film forming on the surface of the article.
  • a glass or glass-ceramic article producible in accordance with the invention can in particular comprise a material which is resistant to breakage in the form of a 3 mm thick, double-sided plate of the format 10 ⁇ 10 cm with a drop height of more than 45 cm. In general, even diarrhea heights of at least 60 cm are achieved.
  • a glass or glass ceramic article according to the invention so that its material in the form of a 3 mm thick, double-sided flat plate with a drop height of at least 80 centimeters on average is resistant to breakage.
  • this has a material which in the form of a 5 mm thick, both sides flat plate with a drop height of at least 140 centimeters on average is resistant to breakage. This exceeds the strength of known glass-ceramic articles without chemical Preload measured by the fall height by more than a factor of 2.
  • the values given above refer to material of a certain shape and thickness. This is generally not to be understood that the glass or glass ceramic article itself has a format of 10x10 centimeters, but that a cut from the glass or glass-ceramic article specimen having the respective thicknesses specified has the average breakage heights.
  • a glass or glass ceramic article according to the invention may accordingly also have a variety of other shapes and also other thicknesses.
  • the information on the strength serve in particular the
  • Characterization of the material of the article but not its shape and thickness. If an article according to the invention has a non-plate-like shape or a different thickness, in order to determine its mechanical properties with a drop test, one or more plates of defined thickness for carrying out the drop tests can be produced and ceramified according to the invention from the same starting glass. For example, strength values for various plate thicknesses can be obtained in a simple manner by interpolation of the values given above.
  • a pre-glass body is produced in the form of a flat glass plate on both sides, for example with a thickness of 3 or 5 millimeters, and then at least partially ceramifying levitating, so that a corresponding, both sides smooth glass or glass ceramic article is obtained.
  • Such articles are suitable, for example, as glass ceramic hotplates, chimney view panes, as fire protection or fire protection panes.
  • Ceramizing process is created a fire polished surface of the article.
  • the fire-polished surface has substantially less or no surface damage to a subsequently mechanically polished surface, which also results in increased strength of the article according to the invention compared to such subsequently polished plates.
  • glass or glass ceramic articles which can be produced according to the invention can also be used as safety glazing.
  • Such a safety glazing can be in particular an armored glass, even a bulletproof bulletproof glass.
  • pimpled plates, as they have been produced many times to achieve a sufficiently high resistance to breakage can be prepared by the method according to the invention and ceramifying levitierend.
  • a corresponding pre- or starting glass body is produced in the form of a glass sheet, in particular knurled on one side.
  • a slightly higher gas flow at a constant fly height if there are knobs on the side facing the membrane.
  • the dimpled structure Can, for example, in a melting and shaping process over a dimpled roll during hot forming in one side of a Vorglasbandes, as in particular the glass ribbon underside are embossed.
  • the nub structure may have a regular pattern of domes that are round or oval, or other shapes.
  • Such a glass or glass ceramic article which can be produced according to the invention and which corresponds in its external form to a conventionally produced knobbed plate also has an at least 20% higher resistance to breakage compared with such a conventionally produced dimpled plate.
  • a glass or glass ceramic article according to the invention comprises a material of at least one of the systems SiO 2 -Al 2 O 3 -Li 2 O, SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO, SiO 2 -Al 2 O 3 -BaO.
  • the material may also have at least one of the oxides TiO 2 , ZrO 2 , P 2 O 5 in a conventional concentration in order to influence the mechanical and optical properties and the viscosity of the starting glass.
  • the production of a starting glass body may advantageously comprise the refining of the starting glass.
  • a substantially bubble-free starting glass is obtained, which significantly contributes to the strength of the article according to the invention.
  • the starting glass and refining agents such as As 2 O 3 , Sb 2 O 3 , CeO 2 or SnO 2 may be added, which are accordingly also found in the material of the finished article.
  • At least one color oxide may be added to the material of the starting glass.
  • the material of the finished article or glass has the following components: Li 2 O 2.5 - 5.5%
  • its material has one of the following compositions:
  • a dark coloration as is often desired for hobs, can be advantageously achieved by a composition of the material of the article or the starting glass, the composition of which comprises 0.02 to 0.6 weight percent V 2 O 5 . Accordingly, for a transparent glass-ceramic, it is advantageously possible to select a composition which is substantially free of V 2 Os.
  • composition of the starting glass or the ceramically finished material may also advantageously comprise at least one compound selected from a group comprising Cr, Mn, Fe, Co, Cu, Ni, Se, and Cl compounds. Such compounds are particularly useful for promoting coloration and adjustment of certain color locations.
  • the ceramizing of the starting glass body comprises the particularly clean electrical heating of the starting glass body, preferably in a levitation furnace.
  • the levitation gas can also be cleaned, for example by means of a cleaning filter, and kept as clean as possible in order to prevent the precipitation of foreign substances and to avoid a consequent reduction in the strength.
  • the levitation pad may comprise at least one membrane with a contiguous surface area and at least one gas supply and at least one gas discharge chamber. These chambers are preferably each arranged below the gas supply and gas discharge area. In this way, gas is supplied via a gas supply chamber to the gas supply region and forms a gas cushion between the contiguous surface region and the starting glass body. On the other hand, excess gas may pass through the gas discharge area into a gas discharge chamber located thereunder.
  • the gas supply and gas removal can by adjusting a suitable pressure gradient between the gas discharge chamber and the gas discharge area, or between the
  • Gas supply chamber and the gas supply area is set.
  • a pressure gradient between gas supply and gas discharge chambers can be set in a simple manner.
  • a suitably shaped membrane with chambers can be produced in particular by extrusion.
  • the gas is supplied and discharged via supply and discharge channels of a perforated surface of the levitation pad.
  • the surface of the levitation pad can advantageously also comprise a porous material, through which gas is supplied or removed for the gas cushion.
  • the levitation gas through the membrane in transports the gas cushion that forms between the membrane and the glass plate.
  • the extruded membrane is perforated, so that forms a homogeneous as possible pressure profile.
  • This homogeneous pressure profile is advantageous in order to achieve a high flatness of the glass or glass ceramic articles produced according to the invention.
  • the desired temperature profile for the ceramization with the lowest possible temperature deviation between the top and bottom of the glass can be advantageously produced by taking place in the gas supply chambers of the extruded membrane temperature homogenization of the levitation gas.
  • the starting glass body can be stored partially or completely on the gas film during the ceramization process.
  • a specific temporal temperature profile is used for the ceramization of the starting glass body during the ceramization process.
  • the starting glass body is first heated to a temperature Tl.
  • This temperature is for example in a range of 650 to 800 0 C.
  • the body can be kept up to 4 hours depending on the furnace unit and shape of the starting glass body.
  • the body is then further heated to a temperature T2 in a range of 850 to 950 0 C.
  • T2 in a range of 850 to 950 0 C.
  • the body can then be held for up to about 50 minutes.
  • the body is again tempered to room temperature.
  • the levitation pad may have a curved surface.
  • the starting glass body can then be arched in a heated state by gravity lowering above the levitation pad. It is advantageous when levitation gas is supplied during the buckling process, so that the buckling can be done without contact.
  • the article has a warping along one direction, or a uniaxial warping.
  • Such an article may for example have a uniform curvature, so that it has the shape of a cylinder jacket segment. Similarly, the radius of curvature along the surface, but also change.
  • the production of such a shaped article can, as described above, take place by gravity lowering over a uniaxially arched membrane in this case.
  • Fig. 1 is a cross-sectional view through a
  • Fig. 2 is a plan view of an embodiment of a
  • FIG. 3 shows a development of the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, Fig. 4A and 4B based on schematic views of a
  • FIGS. 4C and 4D are schematic views of another embodiment of an apparatus for carrying out the method according to the invention . Method steps for producing a curved article, and
  • Fig. 5 shows the dependence of the average drop fall height of the thickness of glass-ceramic articles.
  • Fig. 1 is a cross-sectional view of a Levitationsunterlage in the form of a designated as a whole by 1 membrane.
  • the membrane is preferably made by extruding a suitable material, such as a temperature-resistant ceramic.
  • the membrane 1 has a number of chambers 51, 52, 53, 71, 72, 73, which are arranged below the placed on one side of the membrane ⁇ continuous surface region 3 in the membrane.
  • the chambers 51, 52, 53 as gas supply chambers and the chambers 71, 72, 73 as gas discharge chambers for the levitation gas of the gas cushion, which is between a to be ceramized
  • Fig. 1 shows for clarity one above the surface area 3 in levitation on a gas cushion or gas film 13 located starting glass body 11 in the form of a double-sided flat plate.
  • the surface area 3 is perforated and has as
  • the supply and removal of the levitation gas takes place via the gas supply channels 91, 92, 93 and gas discharge channels 101, 102, 103 which are in communication with the surface region 3 and the chambers 51, 52, 53 and 71, 72, 73.
  • the gas flow direction is shown in FIG. 1 represented by arrows.
  • Between the chambers 51, 52, 53 and 71, 72, 73 to a pressure difference is generated, wherein in the gas supply chambers 51, 52, 53, a higher pressure than in the gas discharge chambers 71, 72, 73 is set.
  • the levitation gas can be cleaned before entering the gas supply chambers, so that this example is substantially free of airborne particles that can be deposited on the surface in the softened state of the starting glass body.
  • the levitation gas can advantageously be circulated with a corresponding device.
  • the gas to the vicinity of the initial glass body 11, such as a • furnace chamber in which the membrane is arranged is removed and the membrane 1 is supplied again, so .to a good temperature balance between the gas cushions and the surroundings of the Levi tierend stored starting glass body to reach 11 ,
  • the starting glass body 11 is stored on the gas cushion 13 above the membrane 1 in particular when it shrinks or expands and / or has low viscosities at which the starting glass body could otherwise adhere to the base. Shrink and
  • the levitating storage is generally favorable for the quality of the article according to the invention, as due to the storage on the
  • Gas cushion a particularly homogeneous temperature distribution along the surface and minimum temperature differences between the top and bottom of the glass body can be achieved.
  • FIG. 2 shows a plan view of the contiguous surface of an embodiment of a levitation pad 1 in the form of a membrane.
  • Levitation pad 1 has gas supply areas 151, 152, 153, to which levitation gas for the gas cushion is supplied, and gas discharge areas 171, 172, 173, at which gas of the gas bag is at least partially discharged.
  • the areas 151, 152, 153, 171, 172, 173 are marked in FIG. 2 by dashed lines.
  • the gas is supplied via gas supply channels 95 arranged in the gas supply regions 151, 152, 153 and the gas discharge via gas discharge channels 105 arranged in the gas discharge regions For the sake of clarity, only some of the channels 95 and 105 are designated in FIG. 2. As shown in Fig. 1, the channels 95 and 105 are connected to below the surface region 3 arranged chambers.
  • the chambers 51-53, 71-73 are formed as closed channels, which extend in the direction along the support surface in the interior of the membrane 3 below the gas supply and gas discharge areas.
  • the channels are also opposite the bottom surface of the membrane 1, which faces the support surface for the starting glass 11, at least partially closed so that a thermal barrier to the bottom of the membrane 1 is present.
  • Fig. 3 a development of the invention is shown, in which the gas is introduced into the gas supply chambers via a arranged under the membrane 1 antechamber 6. Also in this embodiment of the invention, the gas supply chambers 51, 52, 53 are limited towards the bottom at least partially by a wall of the membrane 1.
  • Gas supply chambers 51, 52, 53 each have downwardly directed gas-permeable compounds in the form of channels 96 to the bottom or bottom surface 4 for the supply of gas from the prechamber 6.
  • the pre-chamber 6 is formed by a connected to the bottom surface 4 pre-chamber housing 5.
  • the pre-chamber housing 5 is preferably, as well as the membrane 1 made of ceramic material to avoid contamination of the levitation gas.
  • the glass or the glass ceramic 11 through the levitation cushion at a height of at least 750 microns, preferably held at most 2 millimeters above the support surface.
  • FIGS. 4A and 4B, as well as 4C and 4D, show the method steps for producing a curved glass or glass-ceramic article on the basis of schematic views of two embodiments of a device for carrying out the method according to the invention.
  • a plate-shaped starting glass body 11 is shaped in a conventional manner by hot forming.
  • This is then placed in a levitation furnace 19 with a levitation pad placed therein in the form of a membrane 1, so that the starting glass body 11, as shown in Fig. 4A, is located above the surface region 3.
  • the membrane 1 is constructed similarly; as shown in Figs. 1 to 3.
  • the embodiment of the membrane 1 shown in FIGS. 4A to 4D has a curved surface region 3. This is exemplified in Figs. 4A and 4B as convex
  • FIGS. 4C and 4D show an embodiment with a concavely curved surface area.
  • a gas cushion between the pad and the starting glass body 11 is generated by gas supply via the Gaszu Food Schemee the surface region 3. This can be advantageous also held or guided laterally to a drifting away of the body to avoid.
  • Such a holder or guide requires only minimal holding forces during levitating storage.
  • the Berühungsucc can be kept very small with the holding or guiding device, so that a full-surface ceramization of the starting glass body is achieved.
  • the starting glass body is heated by means of an arranged in the levitation furnace electric heater 21 so far that it softens.
  • the starting glass body As a result of gravity acting on the starting glass body, it also bulges, with the regions of the starting glass body further away from the levitation pad 1 being lowered until a substantially homogeneous pressure distribution has been established through the gas cushion. This state is shown in FIG. 4B or FIG. 4D.
  • the ceramizing on the pad 1 may be accompanied by the buckling process or be carried out subsequently.
  • the glass In particular, during the nucleation process, the glass generally becomes very soft and can easily be domed during this phase by gravitational sinking.
  • the membrane has a uniaxial, or along a direction curved surface, so that correspondingly uniaxially curved glass-ceramic articles are obtained.
  • the achieved strength values at a breaking strength of more than 140 centimeters fall height on average.
  • the glass ceramic material composition of this article corresponded to the glass type 2. This value for a 5mm thick glass plate exceeds the values of 60 cm drop height, which are otherwise usually measured on non-tempered glass ceramic plates of this thickness, by more than double.
  • Glass-ceramic articles with a composition of the glass-ceramic corresponding to the glass type 1 were determined to have an average drop-fall height of over 80 cm.
  • An average drop fall height of at least 55 centimeters or 18 cm per millimeter thickness of the glass-ceramic article is easily achieved with plate-shaped glass-ceramic material produced according to the invention or even, as the above example shows, far exceeded.
  • the achievable at the average breaking strength fall height is about twice as high as the otherwise achievable with known glass-ceramic articles fall height of about 40 cm.
  • the measured values are listed in more detail in the table below.
  • FIG. 5 shows the dependence of the mean breakage drop height on the thickness of glass-ceramic articles on the basis of measured values. In each case values are conventionally produced
  • the measured values of the conventionally produced plates and of FIG. 5 also show the linear correlation of the plate thickness with the mean breakage drop height.
  • the tested conventionally produced glass-ceramic plates have, according to this linear relationship, an average break-up height of about 12.5 cm per millimeter plate thickness, corresponding to the line labeled "A".
  • show the in Fig. 5 of the tested glass-ceramic plates according to the invention have a mean drop height of about 28.5 cm per millimeter plate thickness.
  • the straight line labeled "B" is calculated according to this relationship.
  • the plates for the drop test were ceramified in a test setup.
  • the temperature homogeneity and the homogeneity of the pressure profile can be further improved, so that even average breakage heights of 30 cm per millimeter plate thickness or even above are possible.
  • the significantly increased strength inventively produced plates is on the
  • Embodiments have been demonstrated with the plate thicknesses of 3 mm and 5 mm. It is obvious to the person skilled in the art that plates produced according to the invention with a different plate thickness, for example between 3 mm and 5 mm, also have a corresponding increased strength.
  • the increased strength of plates produced according to the invention with thicknesses between 3 mm and 5 mm can be interpolated using relevant literature. (See, e.g., J.L. Glathart, F.W., Preston: The Behavior of Glass Under Impact, in: Glass Technology, 1968). Accordingly, for slab thicknesses between 3 and 5 mm increased strength resulting from the

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Abstract

Um Glas- oder Glaskeramik-Materialien mit erhöhter Festigkeit bereitzustellen, sieht die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Glas- oder Glaskeramik-Artikeln vor, welches die Schritte umfasst: Herstellen eines Ausgangsglaskörpers (11); Lagern des Ausgangsglaskörpers (11) auf einem Gaskissen (13) zwischen einer Levitationsunterlage (1) und dem Ausgangsglaskörper (11); sowie zumindest teilweise Keramisieren des Ausgangsglaskörpers (11) auf der Levitationsunterlage (1). Dabei weist die Levitationsunterlage zumindest einen zusammenhängenden Oberflächenbereich (3) mit zumindest einem Gaszufuhrbereich (151, 152, 153), an welchen Levitationsgas für das Gaskissen (13) zugeführt wird und zumindest einen Gasabführbereich (171, 172, 173) auf, an welchem Gas des Gaskissens (13) zumindest teilweise abgeführt wird.

Description

Verfahren zur Herstellung von Glas- oder Glaskeramik und insbesondere' Glas- oder Glaskeramik-Artikel.
Beschreibung
Die Erfindung betrifft im Allgemeinen die Herstellung von Glas oder Glaskeramiken und insbesondere die Herstellung von Glas oder Glaskeramiken durch Lagerung auf einem ■Gasbett während der Keramisierung, sowie verfahrensgemäß hergestellte Glas- oder Glaskeramik-Artikel.
Glaskeramikplatten finden unter anderem in großem Umfang Anwendung als Kochflächen für moderne Kochfelder, als Ofensichtscheiben oder Brandschutzverglasung. Bei Glaskeramiken spielt die Festigkeit und die
Oberflächenbeschaffenheit eine wesentliche Rolle für deren Einsatzfelder.
Für Kochfelder eingesetzte Glaskeramiken besitzen derzeit vielfach eine noppenartige Unterseitenstruktur, um die
Festigkeit der Glaskeramikplatten für Kochfeldanwendungen zu erhöhen.
Die Noppen bewirken insbesondere einen Schutz der Unterseite der Glaskeramikplatte gegenüber festigkeitsreduzierenden Verletzungen, die besonders während des Keramisierungprozesses der Glaskeramik zugefügt werden.
Die Festigkeit wird letztlich dadurch erzielt, dass die Noppenkuppen Verletzungen der Unterseite abfangen. Ein Nachteil bei derartigen genoppten Glaskeramikplatten ist jedoch unter anderem die Streuung des Lichts, welches durch die Glaskeramikplatte geführt wird. Es ist dadurch nicht oder nur schlecht möglich, Anzeigen oder Strukturen unterhalb der Glaskeramikplatte verzerrungsfrei sichtbar zu machen.
In der Vergangenheit wurden für Kochfelder auch Glaskeramikkochflächen hergestellt, die beidseitig glatte Flächen aufwiesen. Dabei wurde bei einer Plattendicke von 4 mm bei einem Prüfformat von 10 x 10 cm ein mittlerer Festigkeitswert von 36 cm Fallhöhe erreicht.
Bei den heutigen Keramisierungsverfahren erreicht man Festigkeiten von beidseitig glatten 4 mm dicken
Glaskeramik-Platten von bis zu 50 cm Fallhöhe. Solche beidseitig glatten Glaskeramikkochflächen mit ausreichender Festigkeit werden bisher erhalten, indem die Glaskeramikplatten nachpoliert werden. Dieser Prozess ist für eine großtechnische Produktion nicht wirtschaftlich zu realisieren.
Für die Anwendung von Glaskeramikplatten für Kamin- und Ofensichtscheiben ist es ebenfalls notwendig, das zum einen eine gewisse Festigkeit erreicht wird. Zum anderen sollten die Oberflächen der Glaskeramik frei von Verletzungen sein, da Verletzungen an der Oberfläche die optische Durchlässigkeit und den ästhetischen Eindruck beeinträchtigen. Verletzungen sind außerdem potentielle Stellen an denen das Glas durch Stoß leicht brechen kann.
Die derzeitig verwendeten Glaskeramikplatten weisen hauptsächlich durch den Keramisierungsprozess Verletzungen auf, die visuell störend wirken und die Festigkeit merklich herabsetzen.
Die Festigkeitseigenschaften werden bestimmt durch die Qualität der Oberfläche. Bei einem bekannten
Keramisierungsprozess wird eine zu keramisierende Grünglasplatte auf einer keramischen Unterlagsplatte aufgelegte wobei Trennmittel zwischen Grünglasplatte und Unterlagsplatte eingesetzt werden können. Dabei weisen die Glaskeramiken die auf einer Unterlage keramisiert wurden, im allgemeinen Verletzungen auf der Seite auf, die der Unterlagsplatte zugewandt ist.
Ein anderes Verfahren nutzt die hängende Keramisierung. Bei diesem Verfahren wird die Grünglasplatte an einem Ende hängend gelagert. Bei der hängenden Keramisierung ist zwar die Glaskeramik kontaktfrei gelagert, so daß keine Verletzungen an einer Unterlage entstehen- können, jedoch ist es schwierig, eine den Anforderungen genügende Ebenheit der Glaskeramikplatten zu erzielen. Zudem kann nicht die gesamte Fläche der hängend keramisierten Glaskeramiken genutzt werden, da die Platten im Bereich der Aufhängepunkte beschädigt werden.
Eine weitere Möglichkeit, hochfeste glaskeramische Artikel herzustellen ist damit gegeben, den Artikel nach dem Keramisieren chemisch Vorzuspannen. Hier sei verwiesen auf' die Patentschrift DE 1803540. Nachteilig bei diesem Verfahren ist aber, dass ein weiterer Prozesschritt notwendig ist, bei dem der Glaskeramik-Artikel zusätzlich aufgeheizt werden muss. Außerdem kann das Verfahren des chemischen Vorspannens nur, wie in der Patentschrift angegeben, auf ganz bestimmte Zusammensetzungen angewendet' werden. Aus der GB 1383202 ist es bekannt, eine zu keramisierende Platte auf einem Gaskissen zwischen einer Unterlage und der Platte zu lagern. Die Unterlage umfaßt dazu perforierte Kacheln, durch welche das Gas für das Gaspolster geleitet wird. Das durch die perforierten Kacheln geleitete Gas strömt dabei zwischen Platte und Unterlage zum Rand der Platte, wo es schließlich entweicht. Diese Anordnung führt allerdings dazu, daß nur verhältnismäßig kleine Glasplatten keramisiert werden können. Für große Glasplatten wird der Druck, der unter der Glasplatte entsteht, zu groß, so daß es zu einer Aufwölbung der Platte kommt.
Weiterhin sieht die GB 1383202 vor, Verbrennungsgas als Levitationsgas für das Gaspolster zu verwenden. Dies ist jedoch nachteilig für die Eigenschaften der Glaskeramik, da in dem Verbrennungsgas zum einen Partikel enthalten sind, die sich bevorzugt auf der Glaskeramik absetzen und dadurch zu einer Festigkeitsverminderung führen. Ebenso führen auch leicht verzundernde Metalle und Verbrennungsprodukte im Ofenraum dazu, daß die Glasplatte an ihrer Oberfläche verunreinigt wird.
In der DE 10045479 wird ein Verfahren zum kontaktlosen Lagern und Transportieren von Flachglas beschrieben, bei welchem die Lagerung ebenfalls auf einem Gaspolster erfolgt. Die Unterlage weist dazu einen segmentförmigen Aufbau auf, bei welchem das Gas durch Öffnungen in den Segmenten zugeführt wird und durch die Zwischenräume zwischen den Segmenten wieder entweichen kann.
Die US 5,078,775 beschreibt eine Gaskissen-Unterlage mit einer Membran, deren Oberseite schlitzförmige Gaszuführungs- und Gasauslassöffnungen aufweist. Die Gasauslassöffnungen stehen mit Gasauslass-Kammern in der Membran in Verbindung. Die Gaszuführungs-Öffnungen sind über Sammelschächte mit der Unterseite der Membran verbunden. An der Unterseite der Membran wird komprimiertes Gas zugeführt, welches durch die Sammelschächte und die Gaszuführungs-Öffnungen zur Oberseite strömt und dort ein Gaskissen erzeugt, auf welchem dann eine Glasplatte gelagert werden kann. Bei einer derartigen Anordnung, bei welcher das zugeführte Gas senkrecht zur Oberseite zugeführt wird, kommt das Gas jedoch nur vergleichsweise kurz mit den Wandungen der Sammelbehälter in Kontakt, so daß kein vollständiger Wärmeaustausch stattfinden und das Gas daher mit einer Temperatur in das Gaskissen einströmen kann, welche sich von der Temperatur der Membran und insbesondere der Temperatur des aufliegenden Glases unterscheiden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Glas- oder Glaskeramische Materialien, die insbesondere eine glatte feuerpolierte und/oder genoppte Oberfläche aufweisen, bereitzustellen, wobei die Materialien eine gegenüber bekannten Glaskeramiken deutlich erhöhte Festigkeit bei zugleich geringer optisch störender Beschädigung der Oberfläche aufweisen.
Diese Aufgabe wird bereits in höchst überraschend einfacher Weise durch ein Verfahren zur Herstellung eines Glas- oder Glaskeramik- Artikels, sowie ein Glas- oder Glaskeramik- Artikel gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Demgemäß umfaßt das erfindungsgemäße Verfahren -das Herstellen eines Ausgangsglaskörpers, -das Lagern des Ausgangsglaskörpers auf einem Gaskissen zwischen einer Levitationsunterlage und dem Ausgangsglaskörper, sowie -das zumindest teilweise Keramisieren des Ausgangsglaskörpers auf der Levitationsunterlage. Dabei weist die Levitationsunterlage zumindest einen zusammenhängenden Oberflächenbereich mit zumindest einem Gaszufuhrbereich, an welchen Levitationsgas des Gaskissens aus der Levitationsunterlage heraus zugeführt wird und zumindest einen Gasabführbereich auf, an welchem Gas des
Gaskissens zumindest teilweise in die Levitationsunterlage hinein abgeführt wird.
Im Unterschied zu der in der US 5078775 offenbarten Vorrichtung, bei welcher die Gaszuführung über Sammelschächte durch die Membran erfolgt, wird erfindungsgemäß bevorzugt auch das Gas, welches dem Gaskissen zugeführt wird, durch eine oder mehrere in der Levitationsunterlage angeordnete Kammern geleitet, bevor es aus dieser austritt. Auf diese Weise wird in Verbindung mit der oder den Gasabfuhrkammern nicht nur eine besonders homogene Druckverteilung, sondern auch ein guter Temperaturausgleich erreicht. Durch die Verweilzeit des Gases in der Gaszufuhrkammer wird dessen Temperatur der Temperatur der Membran und der gelagerten Glas- oder Glaskeramikplatte besser angeglichen. Diese erfindungsgemäße Anordnung und Verfahrensweise zum Lagern des Glases oder der Glaskeramik hilft, eine sehr gleichmäßige Temperaturverteilung entlang der gelagerten Platte zu erreichen. Dies führt in überraschend einfacher Weise auch zu einer erhöhten Festigkeit von Glaskeramik- Platten, die während der Keramisierung erfindungsgemäß gelagert werden. Für einen effektiven Wärmeübertrag zwischen dem aus der Membran ausströmenden und dem in diese hineinströmenden Levitationsgas ist vorteilhaft vorgesehen, daß die zumindest eine Gaszufuhrkammer und zumindest eine Gasabfuhrkammer geschlossene Kanäle umfassen, welche sich in Richtung entlang der Auflagefläche im Inneren der Membran erstrecken. Unter einem geschlossenen Kanal ist demgemäß ein Kanal zu verstehen, welcher nach Art einer Röhre von einer Wandung begrenzt wird. Insbesondere können dabei die Kanäle gegenüber der Bodenfläche der
Levitationsunterlage, die der Auflagefläche gegenüberliegt, geschlossen ausgeführt sein. Mit einem geschlossenen Kanal ist im Sinne der Erfindung jedoch kein vollständig abgeschlossener Hohlraum gemeint, da für die Zufuhr und Abfuhr aus dem Kammern, beziehungsweise den Kanälen dieser Ausführungsform jeweils zumindest eine Einlassöffnung, für die Gaszufuhrkammer und eine Auslassöffnung für die Gasabfuhrkammer vorgesehen sind.
Dabei können vorteilhaft die Gaszufuhrkammer eine Gaseinlassöffnung und die Gasabfuhrkammer eine Gasauslassöffnung aufweisen, die so angeordnet sind, daß die Gasflußrichtung innerhalb der Gaszufuhrkammer und Gasabfuhrkämmer quer zur Normalen der Auflagefläche, insbesondere auch entlang der Auflagefläche verläuft.
Strömt das Levitationsgas in der Gaszufuhrkammer und der Gasabfuhrkammer in der Membran quer zur Normalen der Auflagefläche, insbesondere in Richtung entlang der Auflagefläche, so kann auch in einer dünnen Membran als Levitationsunterlage ein langer Strömungspfad des Gases in den Kammern und damit einhergehend auch ein effektiver Wärmeübertrag an die Kammerwandungen erreicht werden. Gemäß noch einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Levitationsgas in die Gaszufuhrkämmer durch zumindest eine gasdurchlässige Verbindung zur Unterseite der Membran, beziehungsweise der Levitationsunterlage zugeführt. Dann kann eine unter den Gasabfuhr- und
Gaszufuhrkammern angeordnete Vorkammer, vorzugsweise mit keramischer Wandung vorgesehen werden, welche für die Zuführung von Gas in die Gaszufuhrkammer über zumindest eine gasdurchlässige Verbindung mit der Gaszufuhkammer verbunden ist. Denkbar wäre dabei auch, daß die Vorkammer selbst Bestandteil der Membran oder Levitationsunterlage ist, beziehungsweise eine einstückige Membran mit zumindest einer Vorkammer, Gasabfuhr- und Gaszufuhrkammern verwendet wird. In jedem Fall ist die Gaszufuhrkammer nach unten hin zumindest teilweise abgeschlossen, wobei das Levitationsgas in die Gaszufuhrkammer durch eine nach unten gerichtete gasdurchlässige Verbindung in der Membran in die Gaszufuhrkammer eingeführt wird. Zwar wird auch beispielsweise bei der aus der US 5,078,775 bekannten Gaskissen-Unterlage das Gas von unten her zugeführt, allerdings weist diese Membran keine geschlossenen, oder nach unten hin zumindest teilweise geschlossenen Kammern oder Kanäle für die Gaszufuhr auf. Vielmehr sind die Kanäle vollständig nach unten hin geöffnet. Im Unterschied dazu wird durch die Gaszufuhrkammer' mit einer gasdurchlässigen
Verbindung, insbesondere in Form von Kanälen mit geringerem Querschnitt als die Gaszufuhrkammer erreicht, daß das Gas länger in der Gaszufuhrkammer verweilt, bevor es über die weitere gasdurchlässige Verbindung aus der Auflagefläche austritt. Damit wird auch bei dieser Ausführungsform der Erfindung ein verbesserter Wärmeaustausch mit der Membran und damit eine besonders gute Temperaturhomogenität im Gaskissen erreicht. Insbesondere kann mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mittels der Membran mit Kammern für Gaszufuhr und Gasabfuhr die Temperatur des Levitationspolsters mit einem Temperaturgradienten in Richtung entlang der Auflagefläche von kleiner 10 0C, bevorzugt kleiner 5 °C gehalten werden. Ebenfalls denkbar, allerdings etwas aufwendiger ist auch eine umgekehrte Konfiguration, bei welcher nicht die eine oder mehreren Gaszufuhrkammern, sondern die eine oder mehreren Gasabfuhrkämmern entsprechend an eine Vorkammer mittels einer nach unten gerichteten gasdurchlässigen Verbindung angeschlossen sind, so daß das Gas aus dem
Levitationskissen über die Gasabfuhrkammern in die Vorkammer gelangt und dort abgeführt wird.
Bevorzugt beträgt in den Kammern der Druckabfall höchstens 0,5 mBar. Wenn das Levitationsgas beim Durchströmen der Gaszufuhrkammer und/oder der Gasabfuhrkämmer einen Druckabfall von höchstens 0,5 mBar erfährt, kann auch im Gaskissen eine besonders homogene Druckverteilungen erzielt werden. '
Das Herstellen des Ausgangsglaskörpers kann durch einen konventionellen Schmelz- und Formgebungsprozess erfolgen, bevor der Ausgangsglaskörper dann beispielsweise in einem Levitationsofen erfindungsgemäß keramisiert wird.
Das zumindest teilweise Keramisieren kann insbesondere auch das Keimbilden umfassen. Die Lagerung des Glases oder der Glaskeramik auf einem Levitationskissen ist zum einen dann wichtig wenn das Glas oder die Glaskeramik sehr weich wird und/oder dann wenn sich die Glas- oder Glaskeramikplatte stark ausdehnt oder zusammenzieht. Im konventionellen Keramisierungsprozess kommt es bei letzterem zu einer Relativbewegung der Glasplatte zur Unterlagsplatte, was zur Folge hat, dass Kratzer auf der empfindlicheren Glasplatte entstehen. Das Glas wird für die Keramisierung zunächst auf eine Keimbildungstemperatur gebracht. Diese Keimbildungstemperatur liegt bei einer Temperatur, bei der die Glasplatte Viskositäten im Bereich η=1010 dPas erreicht. Gerade während dieser Phase ist daher das Lagern auf einem möglichst homogenen Druckprofil günstig für die Eigenschaften der fertiggestellten Artikel, wie insbesondere die Ebenheit und Festigkeit.
Auserdem ist es von Vorteil, wenn bei den erwähnten Viskositäten das Glas keinen Kontakt zur Unterlage aufweist. Kommt es zum Kontakt des Ausgangsglaskörpers mit einer Unterlage, kann es zu einem Anhaften des Glases an der Unterlage kommen.
Während des Keramisierungsprozes ses folgt nach dieser Keimbildungsphase eine Phase des Kristallwachstums .
Durch das erfindungsgemäße . Verfahren kann auch eine besonders homogene Temeraturverteilung sowohl entlang der
Oberfläche des Ausgangsglaskörpers , als auch zwischen Ober- und Unterseite des Körpers erzielt werden, da kein Kontakt mit einer Unterlage mehr besteht . Die Unterlage stellt sonst ein Wärmereservoir dar, welches sich den bei der Keramisierung auftretenden Temperaturänderungen nur verzögert und inhomogen anpas sen kann .
Insbesondere während der Phase der Kristallbildung ist dabei die Temperaturhomogenität für die spätere Qualität und Festigkeit ' des keramisierten Glases wichtig, so daß hier die levitierende Lagerung von besonderem Vorteil ist .
Das Kristallwachstum kann außerdem bei einer bestimmten Temperatureinstellung sehr schnell ablaufen . Dadurch wird innerhalb der Glasplatte so viel Wärme frei, dass der Ausgangsglaskörper noch wesentlich weicher wird und Viskostitäten von η=108 dPas oder geringer erreicht. Selbst bei derart niedrigen Viskositäten ist bei erfindungsgemäßer levitierender Lagerung auf einem Gaskissen eine verletzungsfreie Verarbeitung möglich.
Das zumindest teilweise Keramisieren muß auch nicht das vollständige Keramisieren umfassen. So kann das Material des Ausgangsglases beispielsweise nur teilkeramisiert werden, um gewünschte physikalische Eigenschaften des fertiggestellten Artikels zu erhalten.
Im Verlauf des Keramisierungsprozesses kann sich die Glasplatte in ihren geometrischen Abmessungen verändern. Dieser Effekt tritt beispielsweise oft aufgrund der Phasenumwandlung beim Keramisieren auf. Dabei kann es sowohl zu Schrumpfung als auch zur Ausdehnung der Glasplatte kommen. Diese Veränderungen treten vielfach sowohl im Bereich der Keimbildung als auch in verschiedenen Phasen des Kristallwachstums auf. Im konventionellen Keramisierungsverfahren tritt in diesen Phasen eine starke Relativbewegung der Glasplatte gegenüber der Unterlagsplatte auf, was zu Kratzern im Produkt führen kann. Dementsprechend sieht eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, die Glasplatte, beziehungsweise den .Ausgangsglaskörper levitierend auf dem Gaskissen zu lagern, während dieser schrumpft oder sich ausdehnt.
Durch die Lagerung auf einer Levitationsunterlage mit zusammenhängender Oberfläche, die Bereiche aufweist, in denen Gas zu- und abgeführt wird, wird eine bisher unerreicht homogene Druckverteilung unter dem Ausgangsglaskörper erreicht. Dies führt zu einer besonders geringen oder sogar nicht mehr vorhandenen Verformung des Ausgangsglases, obwohl dieses während des Keramisierens im allgemeinen sehr weich wird, wobei Viskositäten bis 108 dPas oder sogar noch geringer erreicht werden können.
Aufgrund der homogenen Druckverteilung treten während des Keramisierens im wesentlichen auch keine Zug- oder Druckspannungen mehr auf. Einhergehend mit einer homogenen Druckverteilung ist außerdem auch eine mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erreichbare besonders homogene Temperaturverteilung im Ausgangsglas während der Keramisierung. Durch die bei bekannten Verfahren sonst unter dem Material auftretenden wesentlich größeren Druckgradienten kommt es zu lateral in Richtung der Gradienten laufenden Gasströmungen. Sofern die Temperatur des Gases nicht genau mit der Temperatur des Ausgangsglases übereinstimmt, wird über die lokal unterschiedlichen Gasströmungen Wärme ab- oder zugeführt. Eine homogene Temperaturverteilung unter und über dem Ausgangsglas ist jedoch für die Keramisierung im Ausgangsglas und die
Ebenheit wichtig. Insbesondere können Temperaturdifferenzen bereits im Bereiche weniger Grade zu einer Verwölbung des Glases führen.
Vorteilhaft ist es ferner, wenn das Levitationsgas zumindest teilweise umgewälzt wird. Auf diese Weise wird ein Kreislauf des Levitationsgases erreicht. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Glas oder die Glaskeramik in heißem Zustand, beispielsweise für die Keramisierung auf dem Gaskissen gelagert wird. Das umgewälzte Gas gelangt so bereits aufgeheizt in die Gaszufuhrkammern, so daß die Levitationsunterlage nur wenig durch das zugeführte Levitationsgas abkühlt. Dies spart zu einen Energie, zum anderen wird auch die Homogenität der Temperaturverteilung kaum oder gar nicht gestört. Außerdem ist es dabei für möglichst geringe Temperaturdifferenzen vorteilhaft, wenn das Levitationsgas der Umgebung des Ausgangsglaskörpers, beispielsweise dem Ofenraum eines Keramisierungsofens, in dem die Levitationsunterlage angeordnet ist, entnommen wird.
Gegenüber einem mit hängender Keramisierung hergestellten Artikel zeichnet sich außerdem ein erfindungsgemäß hergestellter Glas- oder Glaskeramik-Artikel durch eine ebenere Oberfläche aus. Bei hängender Keramisierung kann es im erweichten Zustand des Ausgangsglaskörpers zum Fluß des Materials in Schwerkraftrichtung, also entlang der Oberfläche des Ausgangsglaskörpers kommen, was zu einer deutlich inhomogenen Dicke des fertig keramisierten Artikels führt. Auch sind die Rückstellkräfte bei Verwölbungen bei einem erfindungsgemäß auf einer ebenen Unterlage liegend keramisierten Ausgangsglaskörper deutlich höher als bei einem hängend 'gelagerten Ausgangsglaskörper. Bei der erfindungsgemäßen Keramisierung gleicht sich die Oberfläche des Ausgangsglaskörpers der Oberfläche der Unterlage an, so daß unerwünschte Verwölbungen ausgeglichen werden. Dieser Effekt tritt bei einem frei hängenden Körper jedoch nicht auf, so daß Verwölbungen erhalten bleiben können.
' Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird eine vollflächige Keramisierung des Ausgangsglaskörpers durchgeführt, so daß ein vollflächig keramisierter Glas- oder Glaskeramik-Artikel erhalten wird . Dies ist durch die levitierende Lagerung möglich, da zur Halterung oder Führung des Ausgangsglaskörpers keine oder nur eine minimale Halterung oder Führung notwendig ist . Demgegenüber kann beispielsweise bei der hängenden Keramisierung im Bereich der Halterung keine Keramisierung durchgeführt werden, da das Material dort zu weich wird oder starke Verletzungen auftreten.
Vorrichtungen, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, beziehungsweise zur Herstellung erfindungsgemäßer Glas- oder Glaskeramik-Artikel geeignet sind, werden auch in der am gleichen Tag wie die vorliegende Erfindung angemeldeten deutschen Anmeldung der Anmelderin mit dem Titel „Verfahren und Vorrichtung zum kontaktlosen Transportieren oder Lagern von Glas oder Glaskeramik" beschrieben, deren Offenbarungsgehalt vollumfänglich auch zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemacht wird.
Das Herstellen des Ausgangs- oder Vorglaskörpers kann vorteilhaft auch das Abtrennen von Abschnitten von einem Ausgangsglasband umfassen. Die abgetrennten Abschnitte können dann anschließend separat keramisiert werden. Auf diese Weise wird ein nachträglicher Zuschnitt des keramisierten Materials, durch welchen festigkeitsreduzierende Verletzungen in der Glaskeramik entstehen können, vermieden.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird der Kristallisationsvorgang im Ausgangsglas demgegenüber nicht gestört. Dies führt entsprechend zu einer Glaskeramik, beziehungsweise einem mit dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbaren Glas- oder Glaskeramik-Artikel mit neuen und überraschenden Eigenschaften. Als Glas- oder Glaskeramik- Artikel, der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbar ist, wird ein Artikel mit einem Material verstanden, welches Glas und/oder insbesondere Glaskeramik und/oder teilkeramisiertes Glas umfassen kann. Die erfindungsgemäß herstellbaren glaskeramischen Artikel weisen ohne chemische Vorspannung eine erhöhte Festigkeit auf, so daß gemäß einer Ausführungsform der Erfindung auf eine chemische Vorspannung verzichtet wird, beziehungsweise bei welcher ein erfindungsgemäßer glaskeramischer Artikel nicht chemisch vorgespannt ist.
Für die Charakterisierung der Festigkeit der erfindungsgemäß hergestellten Glas- oder Glaskeramik- Artikel können standardisierte Falltests als
Festigkeitsmessung durchgeführt werden. Dabei wird die zu prüfende Platte in Proben definierten Formats (100 mm x 100 mm Quadrate) aufgeschnitten oder in diesem definierten Format hergestellt und' mittels Kugelfalltests geprüft. Der Kugelfalltest wird derart durchgeführt, dass eine
Stahlkugel definierter Masse ( m = 200 g) und definierten Durchmessers ( 0 36mm) aus einer Anfangshöhe auf das Zentrum der Probe frei fallen gelassen wird. Besteht die Probe diesen Fall ohne Bruch, so wird der Fall mit gesteigerter Fallhöhe wiederholt. Dieses iterierende
Verfahren mit jeweils definiert gesteigerter Fallhöhe wird solange durchgeführt, bis Bruch der Probe eintritt. Die Fallhöhe, bei der Bruch eintritt, wird als Maß für die Festigkeit dieser Probe festgehalten. Die Festigkeit der gesamten zu prüfenden Platte oder einer Charge hergestellter Artikel ergibt sich aus. dem Mittelwert der Einzelfestigkeiten der aus ihr geschnittenen Proben.
Ein erfindungsgemäß herstellbarer Artikel weist aufgrund des Herstellungsverfahrens so insbesondere eine gegenüber bekannten glaskeramischen Materialien signifikant erhöhte Bruchfestigkeit auf, die sich in einer entsprechend erhöhten mittleren Fallhöhe bei dem oben beschriebenen Test äußert. Diese erhöhte Festigkeit zeigt sich bereits bei nicht zusätzlich vorgespannten glaskeramischen Artikeln, insbesondere ohne chemische Vorspannung. So zeichnen sich die erfindungsgemäßen Glas- oder Glaskeramik-Artikel durch eine mittlere Bruchfallhöhe aus, die bei einem Format von 10 x 10 cm zumindest 15 cm pro Millimeter Dicke des Glasoder Glaskeramik-Artikels beträgt. Auch 18 cm mittlere Bruchfallhöhe pro Millimeter Dicke des Glas- oder Glaskeramik-Artikels wird ohne weiteres erreicht oder überschritten. Diese Werte wurde insbesondere in einem Bereich zwischen 3 und 5 Millimetern Dicke des Materials des Artikels verifiziert, gelten jedoch auch für andere Materialstärken oberhalb und unterhalb dieses Bereiches, da zwischen Bruchfestigkeit und mittlerer Bruchfallhöhe ein im wesentlichen linearer Zusammenhang besteht.
Die erhöhte Festigkeit der erfindungsgemäß herstellbaren glaskeramischen Artikel beruht nach ersten Erkenntnissen unter anderem auf einem sich an der Oberfläche des Artikels bildenden glasigen Film.
Im allgemeinen werden auch 20 cm pro Millimeter Dicke , sogar zumindest 25 cm mittlere Bruchfallhöhe pro Millimeter Dicke des keramischen Artikels erreicht . Durch Optimierung der Herstellungsparameter sind ferner sogar mittlere Bruchfallhöhen von 30 oder mehr Zentimeter pro Millimeter Plattendicke erreichbar .
Diese vorteilhaften Festigkeitseigenschaften der erfindungsgemäß herstellbaren glaskeramischen Artikel erlauben es , gegenüber herkömmlich hergestellten Artikeln die Dicke bei gleichbleibender Festigkeit zu reduzieren, was unter anderem die Materialkosten und damit den Preis derartiger Artikel erniedrigt . Der lineare Zusammenhang zwischen Plattendicke und Bruchfallhöhe gilt so lange, wie die Glasplatte ausreichend Möglichkeit hat, dem Stoß der Kugel durch Verbiegung nachzugeben. Bei besonders dicken Glasplatten kann die Platte aber früher brechen. Es kann bei dicken Glasplatten im Bereich etwa ab 10 mm Dicke zu einer Abweichung vom linearen Zusammenhang kommen, wobei der Steigungswert des Mittelwerts der Fallhöhe mit zunehmender Plattendicke dann allmählich abnimmt. Der in weiten Bereichen geltende lineare Zusammenhang der Bruchfallhöhe und der Plattendicke ist unter anderem aus J.L.Glathart, F.W. Preston: "The behaviour of glass under impact"; in: Glass Technology, 1968, bekannt.
Ein erfindungsgemäß herstellbarer Glas- oder Glaskeramik- Artikel kann insbesondere ein Material umfassen, welches in Form einer 3 Millimeter dicken, beidseitig ebenen Platte •vom Format 10 x 10 cm bei einer Fallhöhe von höher als 45 Zentimeter bruchfest ist. Im allgemeinen werden sogar Brurchfallhöhen von zumindest 60 cm erreicht.
Insbesondere ist es auch möglich, einen erfindungsgemäßen Glas- oder Glaskeramik-Artikel so herzustellen, daß dessen Material in Form einer 3 Millimeter dicken, beidseitig ebenen Platte bei einer Fallhöhe von mindestens 80 Zentimeter im Mittel bruchfest ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Glas- oder Glaskeramik-Artikels weist dieser ein Material auf, welches in Form einer 5 Millimeter dicken, beidseitig ebenen Platte bei einer Fallhöhe von mindestens 140 Zentimeter im Mittel bruchfest ist. Dies übertrifft die Festigkeit bekannter glaskeramischer Artikel ohne chemische Vorspannung gemessen an der Fallhöhe um mehr als einen Faktor 2.
Die oben angegebenen Werte beziehen sich auf Material einer bestimmten Form und Dicke. Damit ist im allgemeinen nicht zu verstehen, daß der Glas- oder Glaskeramik-Artikel selbst ein Format von 10x10 Zentimetern aufweist, sondern, daß ein aus dem Glas- oder Glaskeramik-Artikel zugeschnittener Probekörper mit den jeweils angegebenen Dicken die genannten mittleren Bruchfallhöhen aufweist. Ein erfindungsgemäßer Glas- oder Glaskeramik-Artikel kann demngemäß auch vielfältige andere Formen und auch andere Dicken aufweisen.
Die Angaben zur Festigkeit dienen insbesondere der
Charakterisierung des Materials des Artikels, nicht jedoch seiner Form und Dicke. Weist ein erfindungsgemäßer Artikel eine nicht plattenförmige Form oder eine andere Dicke auf, so können, um seine mechanischen Eigenschaften mit einem Falltest zu bestimmen, aus dem gleichen Ausgangsglas eine oder mehrere Platten definierter Dicke zur Durchführung der Falltests erfindungsgemäß hergestellt und keramisiert werden. So können Festigkeitswerte für verschiedene Plattendicken beispielsweise in einfacher Weise durch Interpolation der oben angegebenen Werte gewonnen werden. Demgemäß umfaßt gemäß einer Ausführungsform der Erfindung der erfindungsgemäße Artikel ein Material, welches in Form einer beidseitig ebenen Platte vom Format 10 x 10 cm und mit einer Dicke in einem Bereich von 3 bis 5 Millimetern im Mittel bei einer Fallhöhe von mindestens x Zentimeter bruchfest ist, wobei sich x aus der Interpolationsbeziehung ergibt: x = (140cm - 45cm) /2mm * (Plattendicke in mm - 3mm) + 45cm. Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Vorglaskörper in Form einer beidseitig ebenen Glasplatte, beispielsweise mit einer Dicke von 3 oder 5 Millimetern hergestellt und anschließend levitierend zumindest teilweise keramisiert, so daß ein entsprechender, beidseitig glatter Glas- oder Glaskeramik-Artikel erhalten wird. Derartige Artikel sind beispielsweise als Glaskeramik-Herdplatten, Kaminsicht-Scheiben, als Feuerschutz- oder Brandschutz-Scheiben geeignet. Durch den erfindungsgemäßen, levitierend durchgeführten -
Keramisierungsvorgang wird eine feuerpolierte Oberfläche des Artikels geschaffen. Die feuerpolierte Oberfläche weist gegenüber einer nachträglich mechanisch polierten Oberfläche wesentlich weniger oder gar keine Verletzungen der Oberfläche auf, was auch gegenüber solchen nachträglich polierten Platten eine erhöhte Festigkeit des erfindungsgemäßen Artikels bewirkt. Dadurch werden erfindungsgemäß herstellbare Glas- oder Glaskeramik-Artikel auch als Sicherheitsverglasung einsetzbar. Eine derartige Sicherheitsverglasung kann insbesondere ein Panzerglas, sogar ein kugelsicheres Panzerglas sein. Auch genoppte Platten, wie sie zur Erzielung einer hinreichend hohen Bruchsicherheit bisher vielfach gefertigt werden, können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt und levitierend keramisiert werden. Dazu wird ein entsprechender Vor- oder Ausgangsglaskörper in Form einer insbesondere einseitig genoppten Glasplatte hergestellt. Für diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens benötigt man im allgemeinen einen etwas höheren Gasstrom bei gleichbleibender Schwebehöhe, wenn sich Noppen auf der zur Membran gerichteten Seite befinden. Die genoppte Struktur .kann beispielsweise in einem Schmelz- und Formgebungsprozess über eine genoppte Walze während einer Heißformgebung in eine Seite eines Vorglasbandes, wie insbesondere die Glasbandunterseite eingeprägt werden. Die Noppenstruktur kann ein regelmäßiges Muster aus Kalotten, die rund oder oval sind, oder auch weitere Ausprägungen aufweisen.
Auch ein solcher erfindungsgemäß herstellbarer Glas- oder Glaskeramik-Artikel, der in seiner äußeren Form einer herkömmlich hergestellten genoppten Platte entspricht, weist gegenüber einer solchen, herkömmlich hergestellten genoppten Platte eine um mindestens 20 % erhöhte Bruchsicherheit auf.
Vorteilhaft umfaßt ein erfindungsgemäßer Glas- oder Glaskeramik-Artikel ein Material aus zumindest einem der Systeme SiO2 - Al2O3 - Li2O, SiO2 - Al2O3 - MgO, SiO2 - Al2O3 - BaO.
Ferner kann das Material auch zumindest eines der Oxide TiO2, ZrO2, P2O5 in einer üblichen Konzentration aufweisen, um die mechanischen und optischen Eigenschaften und die Viskosität des Ausgangsglases zu beeinflussen.
Das Herstellen eines Ausgangsglaskörpers kann vorteilhaft das Läutern des Ausgangsglases umfassen. Durch das Läutern wird ein im wesentlichen blasenfreies Ausgangsglas erhalten, was erheblich zur Festigkeit der erfindungsgemäßen Artikel beiträgt. Dazu können dem Ausgangsglas auch Läutermittel, wie As2O3, Sb2O3, CeO2 oder SnO2 zugesetzt sein, die sich dementsprechend auch im Material des fertiggestellten Artikels finden.
Insbesondere zur Beeinflussung der optischen Eigenschaften, etwa, um dem erfindungsgemäßen Artikel eine gewünschte Färbung zu verleihen, können dem Material des Ausgangsglases zumindest ein Farboxid beigefügt werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist das Material des fertigen Artikels oder des Ausgangsglases die folgenden Komponenten auf: Li2O 2,5 - 5,5 %
Na2O • 0 - 3,0 % K2O 0 - 3,0 %
ENa2O + K2O 0 - 4,0 % MgO 0 - 3,0 %
CaO 0 - 2,5 %
SrO 0 - 2 %
BaO 0 - 3,5 %
ZnO 0 - 3,5 %
Al2O3 18 - 27 %
SiO2 52 - 75 %
TiO2 1,0 - 5,5 %
ZrO2 0 - 3,0 %
SnO2 < 1,0 %
Σ TiO2+ZrO2+SnO2 2,0-6,0 % P2O5 0 - 8,0 %
Die Mengenangaben sind dabei als Gewichtsanteile in Gewichtsprozent angegeben. Mit dem Summenzeichen "Σ" wird dabei die Summe der Stoffmengen der' nach dem Summenzeichen aufgeführten Komponenten bezeichnet.
Gemäß zweier weiterer Ausführungsformen des Glas- oder Glaskeramik-Artikels weist dessen Material eine der folgenden Zusammensetzungen auf:
Die Anteile in vorstehender Tabelle sind ebenfalls in Gewichtsprozent angegeben.
Eine dunkle Einfärbung, wie sie häufig für Kochfelder gewünscht wird, kann vorteilhaft durch eine Zusammensetzung des Materials des Artikels oder des Ausgangsglases erreicht werden, dessen Zusammensetzung 0,02 bis 0,6 Gewichtsprozent V2O5 umfaßt. Für eine transparente Glaskeramik kann dementsprechend vorteilhaft eine Zusammensetzung gewählt werden, die im wesentlichen frei von V2Os ist.
Die Zusammensetzung des Ausgangsglases oder des fertig keramisierten Materials kann außerdem vorteilhaft zumindest eine Verbindung aus einer Gruppe aufweisen, die Cr-, Mn-, Fe-, Co-, Cu-, Ni-, Se-, und Cl-Verbindungen umfaßt. Derartige Verbindungen sind insbesondere zur Unterstützung der Färbung und Einstellung bestimmter Farborte geeignet.
Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfaßt das Keramisieren des Ausgangsglaskörpers das besonders saubere elektrische Beheizen des Ausgangsglaskörpers, vorzugsweise in einem Levitationsofen. Auch kann das Levitationsgas, beispielsweise mittels eines Reinigungsfilters gereinigt und so möglichst sauber gehalten werden, um den Niederschlag von Fremdstoffen zu verhindern und eine dadurch bedingte Reduzierung der Festigkeit zu vermeiden.
Vorteilhaft kann die Levitationsunterlage zumindest eine Membran mit einem zusammenhängenden Oberflächenbereich und zumindest einer Gaszufuhr- und zumindest einer Gasabfuhrkammer umfassen. Diese Kammern sind vorzugsweise jeweils unter dem Gaszufuhr- und Gasabfuhrbereich angeordnet. Auf diese Weise wird Gas über eine Gaszufuhrkammer dem Gaszufuhrbereich zugeführt und bildet ein Gaskissen zwischen dem zusammenhängenden Oberflächenbereich und dem Ausgangsglaskörper. Andererseits kann überschüssiges Gas durch den Gasabfuhrbereich in eine darunter angeordnete Gasabfuhrkammer dringen. Die Gaszufuhr und Gasabfuhr kann durch Einstellen eines geeigneten Druckgefälles zwischen der Gasabfuhrkammer und dem Gasabfuhrbereich, beziehungsweise zwischen der
Gaszuführungskammer und dem Gaszuführungsbereich eingestellt wird. Um dies- zu erreichen, kann in einfacher Weise auch ein Druckgefälle zwischen Gaszufuhr- und Gasabfuhrkämmer eingestellt werden. Eine geeignet geformte Membran mit Kammern kann insbesondere durch Extrudieren hergestellt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Gas über Zu- und Abführkanäle einer perforierten Oberfläche der Levitationsunterlage zu- und abgeführt. Die Oberfläche der Levitationsunterlage kann vorteilhaft auch ein poröses Material umfassen, durch welches Gas für das Gaskissen zugeführt oder abgeführt wird. Durch das Zuluftsystem wird das Levitationsgas durch die Membran in das Gaskissen transportiert, der sich zwischen Membran und Glasplatte ausbildet. Durch das Abluftsystem, welches insbesondere den Gasabfuhrbereich und die Gasabfuhrkammer umfaßt, wird der Druck unter dem Ausgangsglas stabilisiert. Durch den so stabilisierten Gasfilm schwebt der
Ausgangsglaskörper dann über der Membran und ist somit kontaktfrei gelagert.
Die extrudierte Membran ist perforiert, so dass sich ein möglichst homogenes Druckprofil ausbildet. Dieses homogene Druckprofil ist vorteilhaft, um eine hohe Ebenheit der erfindungsgemäß hergestellten Glas- oder Glaskeramik- Artikel zu erreichen.
Das gewünschte Temperaturprofil für die Keramisierung mit einer möglichst geringen Temperaturabweichung zwischen Ober- und Unterseite des Glases lässt sich vorteilhaft durch die in den Gaszuführungskammern der extrudierten Membran erfolgende Temperaturhomogenisierung des Levitationsgases herstellen. Der Ausgangsglaskörper kann während des Keramisierungsvorgang teilweise oder auch vollständig auf dem Gasfilm gelagert werden.
Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zur Keramisierung des Ausgangsglaskörpers während des Keramisierungsprozesses ein bestimmtes ' zeitliches Temperaturprofil durchlaufen. Für dieses Temperaturprofil wird der Ausgangsglaskörper zunächst auf eine Temperatur Tl aufgeheizt. Diese Temperatur liegt beispielsweise in einem Bereich von 650 bis 800 0C. Auf dieser Temperatur kann der Körper je nach Ofenaggregat und Form des Ausgangsglaskörpers biszu 4 Stunden gehalten werden. Der Körper wird anschließend weiter erhitzt auf eine Temperatur T2 in einem Bereich von 850 bis 950 0C. Auf dieser Temperatur T2 kann der Körper dann etwa bis zu 50 Minuten gehalten werden. Anschließend wird der Körper wieder auf Raumtemperatur abgetempert.
Ebenso wie beispielsweise flache glaskeramische Platten können auch Glas- oder Glaskeramik-Artikel mit einer gebogenen plattenförmigen Platte erfindungsgemäß hergestellt werden. Dazu kann die Levitationsunterlage eine gewölbte Oberfläche aufweisen. Der Ausgangsglaskörper kann dann in erwärmtem Zustand durch Schwerkraftsenken über der Levitationsunterlage gewölbt werden. Vorteilhaft ist es dabei, wenn während des Wölbungsvorgangs Levitationsgas zugeführt wird, so daß das Wölben berührungsfrei erfolgen kann. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist der Artikel eine Verwölbung entlang einer Richtung, beziehungsweise eine einachsige Verwölbung auf. Ein solcher Artikel kann dabei beispielsweise eine gleichmäßige Wölbung aufweisen, so daß er die Form eines Zylindermantelsegments hat. Ebenso kann sich der Wölbungsradius entlang der Oberfläche, aber auch ändern. Die Herstellung eines derart geformten Artikels kann wie vorstehend beschrieben, durch Schwerkraftsenken über einer in diesem Fall einachsig gewölbten Membran erfolgen.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher beschrieben. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren verweisen dabei auf gleiche . oder ähnliche Teile.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Querschnittansicht durch eine
Levitationsunterlage einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, • Fig. 2 eine Aufsicht auf eine Ausführungsform einer
Levitationsunterläge, Fig. 3 eine Weiterbildung der in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform, Fig. 4A und 4B anhand schematischer Ansichten einer
Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Verfahrensschritte zur Herstellung eines gewölbten Glas-oder Glaskeramik-Artikels,
Fig. 4C und 4D anhand schematischer Ansichten einer weiteren Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens die .Verfahrensschritte zur Herstellung eines gewölbten Artikels, und
Fig. 5 die Abhängigkeit der mittleren Bruchfallhöhe von der Dicke glaskeramischer Artikel.
In Fig. 1 ist eine Querschnittansicht einer Levitationsunterlage in Form einer als Ganzes mit 1 bezeichneten Membran dargestellt. Die Membran ist vorzugsweise durch Extrudieren eines geeigneten Materials, wie etwa einer temperaturfesten Keramik hergestellt. Die Membran 1 weist eine Anzahl von Kammern 51, 52, 53, 71, 72, 73 auf, die unterhalb des auf einer Seite der Membran ■ angeordneten zusammenhängenden Oberflächenbereichs 3 in der Membran angeordnet sind. Dabei werden die Kammern 51, 52, 53 als Gaszuführungskammern und die Kammern 71, 72, 73 als Gasabführkammern für das Levitationsgas des Gaskissens, welches sich zwischen einem zu keramisierenden
Ausgangsglaskörper und der zusammenhängenden Oberfläche 3 der Membran durch Zuführen des Levitationsgases über die Kammern 51, 52, 53 ausbildet. Fig. 1 zeigt zur Verdeutlichung einen sich oberhalb des Oberflächenbereichs 3 in Levitation auf einem Gaskissen oder Gasfilm 13 befindlichen Ausgangsglaskörper 11 in Form einer beidseitig ebenen Platte.
Der Oberflächenbereich 3 ist perforiert und weist als
Perforation Gaszufuhrkanäle 91, 92, 93 und Gasabfuhrkanäle 101, 102, 103 auf. Die Zufuhr und Abfuhr des Levitationsgases erfolgt über die mit dem Oberflächenbereich 3 und den Kammern 51, 52, 53 und 71, 72, 73 in Verbindung stehenden Gaszufuhrkanälen 91, 92, 93 und Gasabfuhrkanälen 101, 102, 103. Die Gasflußrichtung ist in Fig. 1 durch Pfeile dargestellt. Zwischen den Kammern 51, 52, 53 und 71, 72, 73 wird dazu eine Druckdifferenz erzeugt, wobei in den Gaszuführungskammern 51, 52, 53 ein höherer Druck als in den Gasabfuhrkammern 71, 72, 73 eingestellt wird. Zum Keramisieren kann der Ausgangsglaskörper dann beispielsweise elektrisch beheizt werden, um Niederschlag zu vermeiden. Mit einem nicht dargestellten Filter kann das Levitationsgas vor Eintritt in die Gaszuführungskammern gereinigt werden, so daß dieses beispielsweise im wesentlichen frei von Schwebeteilchen ist, die sich im erweichten Zustand des Ausgangsglaskörpers auf dessen Oberfläche ablagern können.
Das Levitationsgas kann vorteilhaft mit einer entsprechenden Einrichtung umgewälzt werden. Dazu,wird das Gas der Umgebung des Ausgangsglaskörpers 11, etwa einem • Ofenraum, in dem die Membran angeordnet ist, entnommen und der Membran 1 wieder zugeführt, .um so einen guten Temperaturausgleich zwischen dem Gaskissen und der Umgebung des levitierend gelagerten Ausgangsglaskörpers 11 zu erreichen. Der Ausgangsglaskörper 11 wird auf dem Gaskissen 13 über der Membran 1 insbesondere dann gelagert, wenn dieser schrumpft oder sich ausdehnt und/oder niedrige Viskositäten aufweist, bei welchen der Ausgangsglaskörper ansonsten an der Unterlage anhaften könnte. Schrumpf- und
Wachstumsprozesse finden insbesondere während des Kristallwachstums statt. Auch während der Kristallwachstumsphase ist das levitierende Lagern allgemein günstig für die Qualität der erfindungsgemäß hergestellten Artikel, da durch die Lagerung auf dem
Gaskissen eine besonders homogene Temperaturverteilung entlang der Oberfläche und minimale Temperaturdifferenzen zwischen Ober- und Unterseite des Glaskörpers erreicht werden können.
Beim Keramisieren wird dabei die Temperatur des Levitationspolsters mit einem Temperaturgradienten in Richtung entlang der Auflagefläche von kleiner 10 0C, bevorzugt kleiner 5 0C gehalten. Durch diese gleichmäßige Temperaturverteilung wird eine besonders gleichmäßige Keramisierung erreicht.
Fig. 2 zeigt eine Aufsicht auf die zusammenhängende Oberfläche einer Ausführungsform einer Levitationsunterlage 1 in Form einer Membran. Der Oberflächenbereich 3 der
Levitationsunterlage 1 weist Gaszufuhrbereiche 151, 152, 153, an welchen Levitationsgas für das Gaskissen zugeführt wird und Gasabführbereiche 171, 172, 173 auf, an welchem Gas des Gaskissens zumindest teilweise abgeführt wird. Die Bereiche 151, 152, 153, 171, 172, 173 sind in Fig. 2 durch gestrichelte Linien markiert. Die Gaszufuhr erfolgt über in den Gaszuführbereichen 151, 152, 153 angeordnete Gaszuführkanäle 95 und die Gasabfuhr über in den Gasabführbereichen angeordnete Gasabfuhrkanäle 105. Der Übersichtlichkeit halber sind in Fig. 2 nur einige der Kanäle 95 und 105 bezeichnet. Wie in Fig. 1 dargestellt, sind die Kanäle 95 und 105 mit unter dem Oberflächenbereich 3 angeordneten Kammern verbunden. Insbesondere sind die Kammern 51 - 53, 71 - 73 als geschlossene Kanäle ausgebildet, welche sich in Richtung entlang der Auflagefläche im Inneren der Membran 3 unterhalb der Gaszufuhr- und Gasabfuhrbereiche erstrecken. Die Kanäle sind dabei auch gegenüber der Bodenfläche der Membran 1, die der Auflagefläche für das Ausgangsglas 11 gegenüberliegt, zumindest teilweise geschlossen, so daß eine Wärmebarriere zur Unterseite der Membran 1 vorhanden ist.
In Fig. 3 ist eine Weiterbildung der Erfindung dargestellt, bei welcher das Gas in die Gaszufuhrkammern über eine unter der Membran 1 angeordnete Vorkammer 6 eingeführt wird. Auch bei dieser Weiterbildung der Erfindung sind die Gaszufuhrkammern 51, 52, 53 nach unten hin zumindest teilweise durch eine Wandung der Membran 1 begrenzt. Die
Gaszufuhrkammern 51, 52, 53 weisen dabei jeweils nach unten gerichtete gasdurchlässige Verbindungen in Form von Kanälen 96 zur Unterseite oder Bodenfläche 4 für die Zuführung von Gas aus der Vorkammer 6 auf. Die Vorkammer 6 wird durch ein an der Bodenfläche 4 angeschlossenes Vorkammer-Gehäuse 5 gebildet. Das Vorkammergehäuse 5 wird vorzugsweise, wie auch die Membran 1 aus keramischem Material gefertigt, um Verunreinigungen des Levitationsgases zu vermeiden.
Mittels einer erfindungsgemäßen Membran 1, wie sie beispielhaft anhand der Fig. 1 bis 3 beschrieben wurde, wird das Glas oder die Glaskeramik 11 durch das Levitationspolster in einer Höhe von zumindest 750 Mikrometern, vorzugsweise bis höchstens 2 Millimetern oberhalb der Auflagefläche gehalten.
Die Fig. 4A und 4B, sowie 4C und 4D zeigen anhand schematischer Ansichten zweier Ausführungsformen einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Verfahrensschritte zur Herstellung eines gewölbten Glas- oder Glaskeramik-Artikels. Zunächst wird ein plattenförmiger Ausgangsglaskörper 11 in üblicher Weise durch Heißformgebung geformt. Dieser wird anschließend in einen Levitationsofen 19 mit einer darin angeordneten Levitationsunterlage in Form einer Membran 1 gebracht, so daß sich der Ausgangsglaskörper 11, wie in Fig. 4A dargestellt ist, oberhalb des Oberflächenbereichs 3 befindet. Die Membran 1 ist ähnlich aufgebaut; wie es in den Fig. 1 bis 3 dargestellt ist. Im Unterschied zu den in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsformen weist die in den Fig. 4A bis 4D gezeigte Ausführungsform der Membran 1 einen gewölbten Oberflächenbereich 3 auf. Dieser ist in den Fig. 4A und 4B beispielhaft als konvex gewölbter
Oberflächenbereich dargestellt. Ebenso ist jedoch auch eine konkave Wölbung oder eine Kombination aus konvex und konkav gewölbten Bereichen, wie beispielsweise bei einer wellenförmigen Oberfläche möglich., Die Fig. 4C und 4D zeigen eine Ausführungsform mit konkav gewölbtem Oberflächenbereich.
Um den Ausgangsglaskörper oberhalb der Levitatonsunterlage 1 in Schwebe zu halten und so einen Kontakt mit der Unterlage 1 zu vermeiden, wird durch Gaszuführung über die Gaszuführbereiche des Oberflächenbereichs 3 ein Gaskissen zwischen der Unterlage und dem Ausgangsglaskörper 11 erzeugt. Dieser kann vorteilhaft zusätzlich seitlich leicht gehalten oder geführt werden, um ein Wegdriften des Körpers zu vermeiden. Eine solche Halterung oder Führung erfordert während der levitierenden Lagerung nur minimale Haltekräfte. Damit können die Berühungspunkte mit der Halte- oder Führungseinrichtung sehr klein gehalten werden, so daß eine vollflächige Keramisierung des Ausgangsglaskörpers erreicht wird.
Anschließend wird mittels einer im Levitationsofen angeordneten elektrischen Heizvorrichtung 21 der Ausgangsglaskörper so weit erhitzt, daß dieser erweicht.
Infolge der am Ausgangsglaskörper angreifenden Schwerkraft wölbt sich dieser ebenfalls, wobei sich die weiter von der Levitationsunterlage 1 entfernten Bereiche des Ausgangsglaskörpers absenken, bis durch das Gaskissen eine im wesentlichen homogene Druckverteilung hergestellt ist. Diesen Zustand zeigt Fig. 4B, beziehungsweise Fig. 4D. Das Keramisieren auf der Unterlage 1 kann mit dem Wölbungsvorgang einhergehen oder auch anschließend vorgenommen werden. Insbesondere während des Keimbildungsprozesses wird das Glas im allgemeinen sehr weich und kann in einfacher Weise während dieser Phase durch Schwerkraftsenken gewölbt werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Membran eine einachsig, beziehungsweise entlang einer Richung gekrümmte Oberfläche auf, so daß entsprechend einachsig gewölbte glaskeramische Artikel erhalten werden.
Im folgenden werden die Eigenschaften von erfindungsgemäß hergestellten Glas- oder Glaskeramik-Artikeln anhand von Anwendungsbeispielen beispielhaft weiter erläutert.
Bei einem ersten erfindungsgemäß hergestellten plattenförmigen Artikel von 5 Millimetern Dicke lagen, die erreichten Festigkeitswerte bei einer Bruchfestigkeit bei über 140 Zentimetern Fallhöhe im Mittel. Die Zusammensetzung des glaskeramischen Materials dieses Artikels entsprach dabei dem Glastyp 2. Dieser Wert für eine 5mm dicke Glasplatte übersteigt die Werte von 60 cm Fallhöhe, die sonst üblicherweise bei nicht vorgespannten Glaskeramikplatten dieser Dicke gemessen werden, um mehr als das doppelte.
Bei einem weiteren 3 Millimeter starken plattenförmigen
Glaskeramik-Artikel mit einer dem Glastyp 1 entspechenden Zusammensetzung der Glaskeramik wurde eine mittlere Bruchfallhöhe von über 80 cm ermittelt. Eine mittlere Bruchfallhöhe von zumindest 55 Zentimetern oder von 18 cm pro Millimeter Dicke des Glaskeramik-Artikels wird bei erfindungsgemäß hergestelltem, plattenförmigen Glaskeramikmaterial problemlos erreicht oder sogar, wie obiges Beispiel zeigt, weit überschritten.
Auch hier ist die bei der mittleren Bruchfestigkeit erreichbare Fallhöhe etwa doppelt so hoch wie die bei bekannten Glaskeramik-Artikeln sonst erreichbare Fallhöhe von ca. 40 cm.
Die gemessenen Werte sind nochmals genauer in nachstehender Tabelle aufgeführt.
Anhand dieser Tabelle wird deutlich, daß die erfindungsgemäß hergestellten Platten aufgrund des neuen Keramisierungsverfahres auf einer Levitationssunterlage mit zusammenhängender Oberfläche und Gaszufuhr- und Gasabfuhrbereichen und der damit erreichten hohen Druckhomogenität im Gaskissen und die gleichmäßige Temperaturverteilung im Ausgangsglaskörper eine erheblich höhere Festigkeit erreicht wird. Die angegebenen Meßwerte wurden ohne zusätzliche chemische Vorspannung erreicht.
Im folgenden wird auf die Fig. 5 Bezug genommen, welche die Abhängigkeit der mittleren Bruchfallhöhe von der Dicke glaskeramischer Artikel anhand gemessener Werte zeigt. Dabei sind jeweils Werte herkömmlich hergestellter
Glaskeramikplatten und erfindungsgemäßer Glaskeramik- Artikel dargestellt. Anhand dieses Diagramms wird nochmals deutlich, daß ein erfindungsgemäß hergestellter Glaskeramik-Artikel einen auf herkömmliche Weise auf einer Unterlage aufliegend und in Kontakt mit der Unterlage
' keramisierten Glaskeramik-Artikel in der Festigkeit bei weitem übertrifft.
Anhand der Meßwerte der herkömmlich hergestellten Platten und der Fig. 5 zeigt sich auch die lineare Korrelation der Plattendicke mit der mittleren Bruchfallhöhe. So weisen die getesteten, herkömmlich hergestellten Glaskeramik-Platten nach dieser linearen Beziehung eine mittlere Bruchfallhöhe von etwa 12,5 cm pro Millimeter Plattendicke auf, entsprechend der mit "A" bezeichneten Geraden. Demgegenüber zeigen die in Fig . 5 gezeigten Meßwerte der getesteten erfindungsgemäßen glaskeramischen Platten eine mittlere Bruchfallhöhe von etwa 28 , 5 cm pro Millimeter Plattendicke . Die mit "B" bezeichnete Gerade ist gemäß dieser Beziehung errechnet . Diese erzielten Festigkeitswerte liegen oberhalb der mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren erzielbaren Mindestwerte von 15 , 18 , 20 oder 25 Zentimeter mittlerer Bruchfallhöhe pro Millimeter Plattendicke . Die Platten für den Falltest wurden in einer Versuchsanordnung keramisiert . Bei einer großtechnischen Anwendung können dabei die Temperaturhomogenität und die Homogenität des Druckprofils weiter verbessert werden, so daß auch mittlere Bruchfallhöhen von 30 cm pro Millimeter Plattendicke oder sogar darüber möglich sind .
Die erheblich erhöhte Festigkeit erfindungsgemäß hergestellter Platten ist an den
Ausführungsbeispielen mit den Plattendicken 3 mm und 5 mm demonstriert worden. Es ist dem Fachmann offensichtlich, dass auch erfindungsgemäß hergestellte Platten mit einer anderen Plattendicke, beispielsweise zwischen 3mm und 5mm eine entsprechende erhöhte Festigkeit aufweisen. Die erhöhte Festigkeit von erfindungsgemäß hergestellten Platten mit Dicken zwischen 3mm und 5mm lassen sich anhand einschlägiger Literatur interpolieren. (Siehe z.B.: J.L.Glathart, F.W. Preston: The behaviour of glass under impact; in: Glass Technology, 1968) . Demnach ergeben sich für Plattendicken zwischen 3 und 5 mm erhöhte Festigkeiten, die sich aus den
Festigkeitswerten der Ausführungsbeispiele linear interpolieren lassen. Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass die Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern vielmehr in vielfältiger Weise variiert werden kann. Insbesondere können auch die Merkmale der einzelnen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von Glas- oder Glaskeramik- Artikeln, welches die Schritte umfaßt:
- Herstellen eines Ausgangsglaskörpers (11) ,
- Lagern des Ausgangsglaskörpers (11) auf einem Gaskissen (13) zwischen einer Levitationsunterlage (1) und dem Ausgangsglaskörper (11), sowie -zumindest teilweise Keramisieren des
Ausgangsglaskörpers (11) auf der Levitationsunterlage
(D , wobei die Levitationsunterlage zumindest einen zusammenhängenden Oberflächenbereich (3) mit zumindest einem Gaszufuhrbereich (151, 152, 153), an welchen Levitationsgas für das Gaskissen (13) aus der Levitationsunterlage heraus zugeführt wird und zumindest einen Gasabführbereich (171, 172, 173) aufweist, an welchem Gas des Gaskissens (13) zumindest teilweise in die Levitationsunterlage hinein abgeführt wird.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Levitationsgas über zumindest eine Gaszufuhrkammer (51 - 55) zugeführt und über zumindest eine
Gasabfuhrkämmer (71 - 75) abgeführt wird, die jeweils geschlossene Kanäle umfassen, welche sich in Richtung entlang einer Auflagefläche im Inneren der Levitationsunterlage erstrecken.
3. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Levitationsgas in der Gaszufuhrkammer (51 -
55) und der Gasabfuhrkammer in der Membran oder Levitationsunterlage quer zur Normalen der Auflagefläche, insbesondere in Richtung entlang der Auflagefläche strömt.
4. Verfahren gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaszufuhrkammer nach unten hin zumindest teilweise abgeschlossen ist, wobei das Levitationsgas in die Gaszufuhrkammer durch eine nach unten gerichtete gasdurchlässige Verbindung in der Levitationsunterlage in die Gaszufuhrkammer eingeführt wird.
5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei durch eine unter den Gasabfuhr- und Gaszufuhrkammern angeordnete Vorkammer Gas in die Gaszufuhrkammer über zumindest eine gasdurchlässige Verbindung eingeführt wird.
6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Levitationsgas beim Durchströmen der Gaszufuhrkammer (51 - 55) oder der Gasabfuhrkammer (71 - 75) einen Druckabfall von höchstens 0,5 mBar erfährt.
7. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, ' dadurch gekennzeichnet, daß das zumindest teilweise
Keramisieren des Ausgangsglases das Keimbilden umfaßt.
8. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Levitationsunterlage (1) zumindest eine Membran mit einem zusammenhängenden Oberflächenbereich (3) und zumindest einer Gaszufuhr- (51, 52, 53) und zumindest einer Gasabfuhrkammer (71, 72, 73) aufweist und wobei zur Gaszufuhr und Gasabfuhr zwischen Gaszufuhrkammer (51, 52, 53) und Gaszuführungsbereich (151, 152, 153) und zwischen Gasabfuhrkammer .(71, 72, 73) und Gasabfuhrbereich (171, 172, 173) jeweils ein Druckgefälle eingestellt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckgefälle zwischen Gaszufuhr- (51, 52, 53) und Gasabfuhrkammer (71, 72, 73) eingestellt wird.
10. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Keramisieren des
Ausgangsglaskörpers (11) das elektrische Beheizen des Ausgangsglaskörpers umfaßt.
11. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Keramisieren des
Ausgangsglaskörpers (11)
-das Aufheizen des Ausgangsglaskörpers auf eine Temperatur Tl in einem Bereich von 650 bis 800 0C, - das Erhitzen auf eine Temperatur T2 in einem Bereich von 850 bis 9500C, und
-das Abtempern auf Raumtemperatur umfaßt.
12. Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsglaskörper (11) nach dem Aufheizen auf die Temperatur Tl für eine Dauer von bis zu 4. Stunden auf dieser Temperatur gehalten wird.
13. Verfahren gemäß Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsglaskörper (11) nach dem Erhitzen auf eine Temperatur T2 für eine Dauer von bis zu 50 Minuten auf dieser Temperatur gehalten wird.
14. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Herstellen des Ausgangsglaskörpers (11) das Abtrennen von Abschnitten von einem Ausgangsglasband umfassen.
15. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Ausgangsglaskörper (11) in Form einer beidseitig ebenen Glasplatte hergestellt wird.
16. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Ausgangsglaskörper in Form einer insbesondere einseitig genoppten Glasplatte hergestellt wird.
17. Verfahren gemäß Anspruch 16, wobei während einer Heißformgebung eine genoppte Struktur über eine genoppte Walze auf eine Seite eines Vorglasbandes eingeprägt wird.
18. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Herstellen eines Ausgangsglaskörpers (11) das Läutern des Ausgangsglases umfaßt.
19. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Levitationsgas gereinigt wird.
20. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Levitationsunterlage (1) eine gewölbte Oberflächeaufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsglaskörper (11) in erwärmtem Zustand durch Schwerkraftsenken über der Levitationsunterlage (1) gewölbt wird.
21. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsglaskörper (11) einachsig verwölbt wird.
22. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsglaskörper (11) levitierend auf dem Gaskissen gelagert wird, während dieser schrumpft oder sich ausdehnt.
23. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsglaskörper (11) vollflächig keramisiert wird.
24. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Levitationsgas zumindest teilweise umgewälzt wird.
25. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Gaskissens mit einem Temperaturgradienten in Richtung entlang der Auflagefläche der Levitationsunterlage von kleiner 10 0C, bevorzugt kleiner 5 0C gehalten wird.
26. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas oder die
Glaskeramik (11) durch das Gaskissen in einer Höhe von zumindest 750 Mikrometern, vorzugsweise bis höchstens 2 Millimetern oberhalb der Auflagefläche der Levitationsunterlage gehalten wird.
27. Glas- oder Glaskeramik-Artikel, dadurch gekennzeichnet, daß dieser mit einem Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche herstellbar ist.
28. Glas- oder Glaskeramik-Artikel, insbesondere gemäß Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Glasoder Glaskeramik-Artikel insbesondere in einem Bereich zwischen 3 und 5 Millimetern Dicke bei einem Format von 10 x 10 cm und einem Stahlkugelfalltest mit einer Stahlkugel der Masse 200 g eine mittlere Bruchfallhöhe aufweist, die zumindest 15 cm pro Millimeter Dicke, insbesondere zumindest 18 cm pro Millimeter Dicke des Glas- oder Glaskeramik-Artikels beträgt, insbesondere, daß ein aus dem Glas- oder Glaskeramik-Artikel zugeschnittener Probekörper vorzugsweise mit einer Dicke im Bereich von 3 bis 5 Millimetern und einem Format von 10 x 10 cm diese mittlere Bruchfallhöhe aufweist.
29. Glas- oder Glaskeramik-Artikel, insbesondere gemäß Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Glasoder Glaskeramik-Artikel insbesondere in einem Bereich zwischen 3 und 5 Millimetern Dicke bei einem Format von 10 x 10 cm und einem Stahlkugelfalltest mit einer Stahlkugel der Masse 200 g eine mittlere Bruchfallhöhe aufweist, die zumindest 20 cm pro Millimeter Dicke, insbesondere zumindest 25 cm pro Millimeter Dicke des Glas- oder Glaskeramik-Artikels beträgt, insbesondere, daß ein aus dem Glas- oder Glaskeramik-Artikel zugeschnittener Probekörper mit einer Dicke vorzugsweise im Bereich von 3 bis 5 Millimetern und einem Format von 10 x 10 cm diese mittlere Bruchfallhöhe aufweist.
30. Glas- oder Glaskeramik-Artikel gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Glas- oder Glaskeramik-Artikel insbesondere in einem Bereich zwischen 3 und 5 Millimetern Dicke bei einem Format von 10 x 10 cm und einem
Stahlkugelfalltest mit einer Stahlkugel der Masse 200 g eine mittlere Bruchfallhöhe aufweist, die zumindest 30 cm pro Millimeter Dicke des Glas- oder Glaskeramik- Artikels beträgt, insbesondere, daß ein aus dem Glasoder Glaskeramik-Artikel zugeschnittener Probekörper mit einer Dicke vorzugsweise im Bereich von 3 bis 5 Millimetern und einem Format von 10 x 10 cm diese mittlere Bruchfallhöhe aufweist.
31. Glas- oder Glaskeramik-Artikel gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, welcher ein Material umfaßt, welches insbesondere in Form einer 3 Millimeter dicken, beidseitig ebenen Platte vom Format 10 x 10 cm und in einem Stahlkugelfalltest mit einer Stahlkugel der Masse 200 g im Mittel bei einer Fallhöhe von höher als 45 Zentimeter bruchfest ist.
32. Glas- oder Glaskeramik-Artikel gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, welcher ein Material umfaßt, welches in Form einer 3 Millimeter dicken, beidseitig ebenen Platte vom Format 10 x 10 cm und in einem Stahlkugelfalltest mit einer Stahlkugel der Masse 200 g im Mittel bei einer Fallhöhe von mindestens 60 Zentimeter bruchfest ist.
33. Glas- oder Glaskeramik-Artikel gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, welcher ein Material umfaßt,
^welches in Form einer 3 Millimeter dicken, beidseitig ebenen Platte vom Format 10 x 10 cm und in einem
Stahlkugelfalltest mit einer Stahlkugel der Masse 200 g im Mittel bei einer Fallhöhe von mindestens 80 Zentimeter bruchfest ist.
34. Glas- oder Glaskeramik-Artikel, insbesondere nach einem der vorstehenden Ansprüche, welcher ein Material umfaßt,, welches in Form einer 5 Millimeter dicken, beidseitig ebenen Platte vom Format 10 x 10 cm und in einem Stahlkugelfalltest mit einer Stahlkugel der Masse 200 g im Mittel bei einer Fallhöhe von mindestens 140 Zentimeter bruchfest ist.
35. Glas- oder Glaskeramik-Artikel gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, welcher ein Material umfaßt, welches in Form einer beidseitig ebenen Platte vom Format 10 x 10 cm und mit einer Dicke in einem Bereich von 3 bis 5 Millimetern in einem Stahlkugelfalltest mit einer Stahlkugel der Masse 200 g im Mittel bei einer Fallhöhe von mindestens x Zentimeter bruchfest ist, wobei sich x aus der Interpolationsbeziehung ergibt: x = (140cm - 55cm) /2mm * (Plattendicke in mm - 3mm) + 55cm.
36. Glas- oder Glaskeramik-Artikel gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, welcher eine beidseitig glatte Platte umfaßt.
37. Glas- oder Glaskeramik-Artikel gemäß einem der Ansprüche 27 bis 35, welcher eine einseitig genoppte Platte umfaßt.
38. Glas- oder Glaskeramik-Artikel gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Artikel eine feuerpolierte Oberfläche aufweist.
39. Glas- oder Glaskeramik-Artikel gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, welcher eine gewölbte Platte umfaßt.
40 . Glas- oder Glaskeramik-Artikel gemäß Anspruch 39 , •dadurch gekennzeichnet , daß der Glas- oder Glas keramik-Artikel eine einachsige Wölbung aufweist ,
41. Glas- oder Glaskeramik-Artikel gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, welcher ein Material aus zumindest einem der Systeme
SiO2 - Al2O3 - Li2O, SiO2 - Al2O3 - MgO,
SiO2 - Al2O3 - BaO umfaßt.
42. Glas- oder Glaskeramik-Artikel gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, welcher ein Material umfaßt, welches zumindest eines der Oxide TiO2, ZrO2, P2O5 aufweist.
43. Glas- oder Glaskeramik-Artikel gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, welcher ein Material- umfaßt, welches folgende Komponenten in Gewichtsprozent aufweist:
Li2O 2,5 - 5,5 %,
Na2O 0 - 3,0 %,
K2O 0 - 3,0.%,
ENa2O + K2O , 0 - 4,0 %,
MgO 0 - 3,0 %,
CaO 0 - 2,5 %,
SrO 0 - 2 %,
BaO 0 - 3,5 0 I
ZnO 0 - 3 , 5 % ,
Al2O3 18 - 27 % ,
SiO2 52 - 75 % ,
TiO2 1 , 0 - 5 , 5 ZrO2 0 - 3,0 %,
SnO2 < 1,0 %,
Σ TiO2+ ZrO2+SnO2 2,0-6,0 %,
P2O5 0 - 8,0 %.
44. Glas- oder Glaskeramik-Artikel gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, welcher ein Material umfaßt, welches folgende Komponenten: Komponente: Anteil:
SiO2 63-67, vorzugsweise 65,5
Al2O3 22 bis 24, vorzugsweise 23,2
Li2O 2,5 - 4, vorzugsweise 3,3
Na2O .0 - 0,5, vorzugsweise 0,4
MgO 0,2 - 0,8, vorzugsweise 0,5
BaO 0 - 0,5, vorzugsweise 0,05
ZnO 0 - 0,5, vorzugsweise 0,05
ZrO2 2 - 2,5, vorzugsweise 2,2
TiO2 1,5 - 2,5, vorzugsweise 2,09
As2O3 1,0 - 1,5, vorzugsweise 1,13
P2Os 0,5 - 1,5, vorzugsweise 1,3
K2O 0 - 0,5, vorzugsweise 0,3
V2O3 0 - 0,1, vorzugsweise 0,03 oder folgende Komponenten: Komponente: Anteil:
SiO2 65 - 69, vorzugsweise 67,5
Al2O3 19 - 21, vorzugsweise 20
Na2O 0 - 0,5, vorzugsweise 0,1 •
MgO 0,5 - 1,5, vorzugsweise 1,1
BaO 0,5 - 1,5, vorzugsweise 0,9
ZnO 1,5 - 2, vorzugsweise 1,6
ZrO2 1,5 - 2, vorzugsweise 1,8
TiO2 2 - 3, vorzugsweise 2,7
As2O3 0,5 - 1, vorzugsweise 0,81 K2O 0 - 0,5, vorzugsweise 0,2 in Gewichtsprozent aufweist.
45. Glas- oder Glaskeramik-Artikel gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, welcher ein Material umfaßt, welches zumindest eines der Läutermittel AS2O3, Sb2Oa CeO2, SnO2 aufweist.
46. Glas- oder Glaskeramik-Artikel gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, welcher ein Material umfaßt, das zumindest ein Farboxid aufweist.
47. Glas- oder Glaskeramik-Artikel gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, welcher ein Material umfaßt, dessen Zusammensetzung 0,02 bis 0,6 Gewichtsprozent V2O5 umfaßt.
48. Glas- oder Glaskeramik-Artikel gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, welcher ein Material umfaßt, dessen Zusammensetzung zumindest eine Verbindung aus einer Gruppe aufweist, die Cr-, Mn-, Fe-, Co-, Cu-, Ni-, Se-, Cl-Verbindungen umfaßt.
49. Glas- oder Glaskeramik-Artikel gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der glaskeramische Artikel vollflächig keramisiert ■ ' ist.
50. Glas- oder Glaskeramik-Artikel gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der glaskeramische Artikel nicht chemisch vorgespannt ist.
51. Herdplatte, umfassend einen Glas- oder Glaskeramik- Artikel gemäß einem der Ansprüche 27 bis 50.
52. Feuerschutz-Scheibe oder Brandschutzverglasung, umfassend einen Glas- oder Glaskeramik-Artikel gemäß einem der Ansprüche 27 bis 50.
53. Kaminsichtscheibe, umfassend einen Glas- oder Glaskeramik-Artikel gemäß einem der Ansprüche 27 bis 50.
54. Sicherheitsverglasung, insbesondere Panzerglas, besonders bevorzugt kugelsicheres Panzerglas, umfassend einen Glas- oder Glaskeramik-Artikel gemäß einem der Ansprüche 27 bis 50.
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