FI56819C - Foerfarande foer framstaellning av ett poroest glaskeramiskt material - Google Patents

Description

I. r i .... KUULUTUSJULKAISU ^ ä ,

Ma ™ (11) UTLÄGGNI NGSSKRIFT 568 1 9 C (45) Patentti syönnctty 10 04 1000 Patent oeddelat v (51) Kv.ik.*/lm.ci.* C 03 C 11/00 SUOMI —FINLAND (21) P»t.ntdH»k.iTW«-P«t™t*»w6tortn| θτΜ (22) HikamlspUvl — AiMBknlngadag lH.Ol.7l* ^ ^ (23) Alkuptlvi—Glltlgh*t*d«g lb.01.7h (41) Tullut JulklMloI — Blhrft affancllg 15 · 07· 75

Patentti· ja rekisterihallitus .... ,__, . ..

_ ' (44) Nlhtfvlkslpanon ja kuuLlulkaUun pvm. — __

Patent· och registerstyrelsen ' ' AmBkan utfcfd och utUkrtftao publtcarad 31· 12.79 (32)(33)(31) Pyydetty atuoikwi—Begird prioritet (71) Glasteknisk Utveckling AB, Bollgatan 1, 352 Π6 Växjö, Ruotsi-Sverige(SE) (72) Vlastimil Carbol, Växjö, Bo Kurt Wilhelm Simmingsköld, Växjö, Ruotsi-

Sverige(SE) (7Π) Oy Kolster Ab (5b) Menetelmä huokoisen, lasikeraamisen aineen valmistamiseksi - Förfarande för framställning av ett poröst, glaskeramiskt material Tämän keksinnön kohteena on huokoisen, lasikeraamisen materiaalin valmistusmenetelmä.

Jo entuudestaan tunnetaan huokoisen lasin eli ns. vaahtolasin valmistaminen. Se tapahtuu siten, että lasi murskataan ja jauhetaan lasijauheeksi, johon lisätään sitten vaahtoa muodostavaa ainetta 1. "hiiva-ainetta”, kuten hiiltä tai jotain hiiliyhdistettä. Vaahdotusaine muodostaa tällöin kaasua sillä lämpötila-alueella, jossa lasi pehmenee (n. 600-1000°C). Lasijauhe- ja vaahdotusaineseos kuumennetaan sen jälkeen tähän lämpötilaan, jolloin lasijauhe pehmenee ja vaahdo-tusaineen kaasuuntumisesta johtuen saadaan huokoista materiaalia. Näin valmistettua, jäähdytettyä vaahtolasia käytetään esim. eristysaineena. Koska tällainen lasi on kuitenkin helposti särkyvää, sitä ei voida käyttää kantavana materiaalina esim. seinärakenteissa.

Lisäksi tunnetaan myös lasikeraamisen materiaalin valmistaminen. Lasi-keraamisella materiaalilla ymmärretään tällöin ainetta, jonka valmistaminen perustuu lasin kiteytymiseen tarkkailun alaisena. Tämä tapahtuu yleensä taas siten, että sopivaan raaka-aineseokseen lisätään komponentti, joka toimii ytimen muodostajana. Näin saatu seos sulatetaan ja muotoillaan lasiksi.

C 03 C 3/22 2 56819

Sen jälkeen lasi lämpökäsitellään, jolloin lasin lämpötila nostetaan ensiksi niin korkeaksi, että massaan muodostuu kiteytymisytimiä. Tämän jälkeen massan lämpötila nostetaan sellaiseksi, että kiteiden kiteytymislisäys on suurin mahdollinen* Massan lämpökäsittely tapahtuu siis tarkoin lasketun kuumentamis-kaavan mukaan. Tällä menetelmällä valmistetut tuotteet ovat ominaisuuksiltaan erilaisia, mutta yleensä niille on tunnusomaista hyvä kestävyys ja mukautumiskyky jyrkkiin lämmönvaihteluihin.

Nyt käsiteltävänä olevan keksinnön mukaisella valmistusmenetelmällä saadaan materiaalia, jossa yhdistyvät sekä vaahtolasin että lasikeraamisen materiaalin edut, mutta jossa ei ole näiden haittapuolia. Näin ollen saadaan menetelmällä, jota voidaan sen valmistukeen yksinkertaisuuteen nähden verrata vaahtolasin valmistamiseen, eristysominaisuuksiltaan erittäin hyvää huokoista materiaalia. Lisäksi se on mitoiltaan muuttumatonta ja sopii sen vuoksi eristys- ja kantaviin rakenteisiin, kuten seiniin tai vastaaviin. Keksinnön mukaiseen menetelmään liittyy erittäin huomattavia etuja, koska näin valmistettua huokoista lasikeraamista materiaalia voidaan jo sinänsä käyttää seinärakenteina, ilman että joudutaan ensin tekemään eristettävä runkorakenne, kuten näihin eaakka on ollut laita. Ko. materiaalia voidaan käyttää myös painolasti-materiaalina.

Keksinnön mukainen menetelmä, jolle tunnusomaiset piirteet käyvät selville tähän liittyvistä patenttivaatimuksista, perustuu siihen, että tiettyyn epäorgaaniseen lasimateriaaliin, kuten tavalliseen lasiin tai lasimaisiksi jähmetettyihin kuona-aineisiin tai mineraalisulatteisiin,jotka on murskattu jauheeksi, sekoitetaan litiumpitoista ainetta joko yksinään (esim. litiumsuoloja, kuten litLumkarbonaattia, litinmnitraattia tai litiumpitoisia mineraaleja, esim. spodumenia, LiAlSigOg) tai yhdessä muiden lisäaineiden kanssa (esim. MggCOj, CaCOj, kaoliini, hiili, natriumsulfaatti)· Tämän jälkeen seos kuumennetaan ja litiumionien hajaantuessa vaahdotetun laein huokosissa olevien pintojen kautta materiaalin kiteytyminen lisääntyy, kiteytymislämpötila laskee ja kiteytyrnisuopeus kasvaa. Ytimenmuodostamisainetta ei tarvita.

Käytettäessä seoksessa pelkästään litiumpitoista ainetta, tämä toimii samalla vaahdotusaineena, mutta jos lisäksi käytetään myös muita lisäaineita, ne voivat toimia joko kokonaan tai osittain vaahdotusaineena. Kiteytyminen alkaa materiaalisssa jo heti ’käymisprosessin' alkaessa, ja materiaali kiteytyy joko tokonaan tai osittain, jos lämpötila pidetään määrätyn ajan vaah-dotuslämpötilaa vastaavana tai sitä korkeampana. Erityisesti on huomattava, että keksinnön mukaista menetelmää sovellettaessa riittää yksi kuumentaminen lasikeraamisen materiaalin aikaansaamiseksi, joten tällöin ei jouduta suorittamaan kuumentamista asteittain monimutkaisen kuumennuskaavan mukaan, kuten tavan omaisten lasikeraamisten materiaalien valmistuksessa on tapana.

5 5681 ϊ)

Keksinnön mukaisessa menetelmässä lämpökäsittely suoritetaan mieluimmin enintään n. 1000°C lämpötilassa n. 1-5 tunnin ajan. Joissakin tapauksissa voidaan kuitenkin ehkä joutua käyttämään pitempiä lämpökäsittelyaikoja (10-12 tuntia).

Keksinnön mukaisessa menetelmässä käytetään valmistuksen perusmateriaalina lasia, joka on viskositeettiominaisuuksiltaan ja koostumukseltaan sellaista, että litiumlonien hajaantuminen saa aikaan sopivat kiteytymisominaisuudet. Esimerkiksi hienojakoinen pakkaus- tai ikkunlasi on sopivaa perusmateriaalia.

Keksintöä havainnollistetaan seuraavassa muutamin materiaalin koostumusta kuvaavin esimerkein:

Esimerkki 1

Tavanomaisesta lasista (vihreä pullolasl), jonka koostumus oli painoprosentteina

Si02 72,5 αι2ο? 1,9

MgO 0,2

CaO 9,8

Na20 + K20 15,3

Cr20? 0,1

Fe203 0,3

Valmistettiin lasijauhe,jonka raekoko oli alle 0,13 mn1. 9° paino-osaan näin saatua lasi jauhetta lisättiin 1 painonsa LigCOj, minkä jälkeen aineet sekoitettiin huolellisesti. Seos kostutettiin sitten vedellä, niin että saatiin sopivasti koossapysyvä massa, joka puristettiin muotissa levyiksi. Levy pantiin jälkeen uuniin lämpökäsittelyyn 3 tunniksi lasimateriaalin vaahdotta-miseksi ja kiteyttämiseksi. Uunin lämpötila oli lämpökäsittelyn alkaessa n. 200°C (alkulämpötila), joka nostettiin lämpökäsittelyn aikana n. 850°C loppu· lämpötilaksi. Lämpökäsittelyn tuloksena saatiin huokoinen, lasikeraaminen levy, joka oli hyvin kestävä ja eristysominaisuuksiltaan erittäin hyvä.

Esimerkki 2

Tavanomaisesta lasista (ikkunalasi), jonka koostumus oli painoprosentteina sio2 72,3 ai2o3 1,3

MgO 3,8

CaO 7,9

Na20 + KgO 14,3 so3 0,3 4 56819 valmistettiin lasijauhe, jonka raekoko oli alle 0,13 nm· 50 paino-osaan näin saatua lasijauhetta lisättiin 1 paino-osa LigCOj ja 1 paino-osa MgCO^, minkä jälkeen aineet sekoitettiin huolellisesti. Seos kostutettiin sitten vedellä ja puristettiin kuten esimerkissä 1. Sen jälkeen puristettu levy lämpökäsitel-tiin esimerkissä 1 selostetulla tavalla, paitsi että lämpökäsittelyaika oli 2 tuntia, alkulämpötila 400°C ja loppulämpötlla 870°C. Tässäkin esimerkkitapauksessa tuloksena oli kestävyys- ja eristysominaisuuksiltaan erittäin hyvä huokoinen levy.

Esimerkki 3

Perusmateriaalina käytettiin tässä esimerkissä lasimateriaalia, joka oli valmistettu sulattamalla maasälpä ja kalkkiseosta, jossa kalkkia oli 8 paino-prosenttia.

Tästä lasimateriaalista muodostettiin sitten lasijauhe, jonka raekoko oli alle 0,13 mm. 50 paino-osaan näin saatua lasijauhetta lisättiin 1 paino-osa LigCO^ ja aineet sekoitettiin huolellisesti. Seos kostutettiin sitten vedellä ja puristettiin kuten esimerkissä 1. Sen jälkeen puristettu materiaali lämpökäsiteltiin 3»5 tunnin ajan, jolloin alkulämpötila oli 200°C ja loppu-lämpötila 950°C. Myös tässä tapauksessa tuloksena oli kestävyys- ja eristys-ominaisuuksiltaan erittäin hyvä huokoinen materiaali, nimenomaan sen puristus lujuus oli erittäin hyvä.

Em. esimerkkien mukaan valmistetut materiaalit tutkittiin kristallograa-fisesti ja kaikissa tapauksissa todettiin, että materiaali koostui pääasiassa kiteytyneestä aineesta.

Claims (3)

56819 5 Pat entt ivaat imuks et:

1. Huokoisen, lasikeraamisen materiaalin valmistusmenetelmä, tunnettu siitä, että hienojakoista lasimateriaalia sekoitetaan joko epäorgaaniseen litiumyhdisteeseen, joka toimii kiteytymistä lisäävänä aineena, sekä samalla myös vaahdotusaineena, tai seokseen, jossa on mainitun epäorgaanisen litium-yhdisteen lisäksi myös jotain muuta, vaahdotusaineena toimivaa ainetta, minkä jälkeen seosta kuumennetaan enintään n. 1000°C lämpötilassa mieluimmin 1-5 tuntia materiaalin vaahdottamiseksi ja kiteyttämiseksi, ja että materiaali siirretään sitten jälleen huonelämpötilaan.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lasimateriaalina käytetään tavanomaista lasia, kuten pullo- tai ikkunalasia, tai lasimaisiksi jähmetettyjä epäorgaanisia sulatteita, kuten kuonat tai mineraali-pohjaiset sulatteet.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että litiumyhdisteenä käytetään litiumkarbonaattia, joka toimii samanaikaisesti vaahdotusain eena. k. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että litiumyhdisteen lisäksi käytetään yhtä tai useampia vaahdotusainei-ta, kuten magnesiumkarbonaattia, kalsiumkarbonaattia, kaoliinia, hiiltä tai natriumsulfaattia.