DE2302312B2 - Verfahren zur Herstellung eines Glaskeramik-Gegenstandes durch Wärmebehandlung von entglasbarem Glasteilchen in einer Form - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines Glaskeramik-Gegenstandes durch Wärmebehandlung von entglasbarem Glasteilchen in einer FormInfo
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Description
30
Die Erfindung betrifft entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ein Verfahren zur Herstellung eines
Glaskeramik-Gegenstandes, indem entglasbare Glasteilchen in einer Form durch Wärmebehandlung
entglast werden.
Aus der DE-PS 91 203 ist es bekannt entglasbare Glasteilchen in Form von Glasscherben zu Pulver zu
verarbeiten und das Pulver einer stetig steigenden Temperatur auszusetzen, so daß es sich langsam erhitzt,
bis es schließlich den Schmelzpunkt erreicht In diesem Zustand, in dem alle Teile des Glases gleichmäßig
erhitzt sind, beginnt dann die Entglasung. Die so gebildete Glasmasse wird anschließend einer sehr ,0
hohen Temperatur ausgesetzt bei der es schmilzt so daß eine feste, glasige Masse gebildet wird. Nach
Abkühlung dieser Masse erhält man einen Körper vom Aussehen eines Steines.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein γ,
Verfahren zur Herstellung eines Glaskeramik-Gegenstandes zu schaffen, dessen Oberfläche eine Marmorstruktur aufweist; dabei besteht die Problematik darin,
den Wärmebehandlungsprozeß so zu steuern, daß sowohl die Entglasung durchgeführt als auch ein bo
Anschmelzen der Brocken und Stäbe nur insoweit erfolgt, daß deren Struktur als Muster erhalten bleibt.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1
angegebenen Merkmale. hi
Da der Gegenstand an der Oberfläche noch die Struktur der Glasteilchen aufweist, ist er aufgrund dsr
unterschiedlichen Lage der beim Entglasen gebildeten
Kristalle unterschiedlich lichtdurchlässig. So können
Bereiche vorhanden sein, in denen die Kristalle senkrecht zur Oberfläche gewachsen sind und die daher
lichtdurchlässig sind, und andere Bereiche, in denen die Kristalle parallel zur Oberfläche gewachsen sind, und
die daher weiß erscheinen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Fig. 1
bis 5 beispielsweise erläutert Es zeigt
F i g. 1 einen Querschnitt einer Ansammlung von Glasbrocken zur Bildung einer Platte,
Fig.2 einen Querschnitt der Platte nach Durchführung des Wärmebehandlungsprozesses,
Fig.3 eine Aufsicht der Oberfläche der Platte in
Fig. 2,
Fig.4 eine Aufsicht der Oberfläche einer aus einer
Ansammlung von Glasstäben gebildeten Platte und
F i g. 5a, 5b einen Querschnitt bzw. eine Aufsicht einer
unter Verwendung von weißen und schwarzen Glasbrocken gebildeten Platte.
Anhand der folgenden Ausführungsbeispiele wird die Herstellung von Glasplatten beschrieben, wobei ein
Ausgangsmaterial mit folgender Zusammensetzung in Gewichtsprozenten verwendet wird:
19,1 CaO,
6,8Al2O3,
59,1 SiO2,
1.7 K2O,
1,7Na2O,
0,6 B2O3,
6.8 ZnO und
43 BaO.
Dieses im folgenden als Glas bezeichnete Ausgangsmaterial wird auf 1400 bis 150O0C erhitzt Die Viskosität
des Glases beträgt 10 1^V1 bei 14400C, 10"* ^n/ bei
1310°C, KP ^V" bei 1240°Cund 1(P ^7bei 1105°C. Das
Glas hat eine Dichte von 2,78 g/cm3 bei 15° C, einen
Wärmeausdehnungskoeffizienten von 68,8 χ 10-V0C,
eine Temperatur der flüssigen Phase von 122190C (die
ausgefallenen Kristalle sind ß-Wollastonit-Kristalle),
einen Entspannungspunkt von 628° C, eine Temper-Temperatur von 6660C und einen Erweichungspunkt
von 845°C. Wird eine kleine Masse dieses Glases von Zimmertemperatur an um 1200C pro Stunde erwärmt,
dann beginnt das Erweichen des Glases, wenn die Temperatur ungefähr 8500C übersteigt; dabei wird der
eckige Teil der Masse rund und wird mit ansteigender Temperatur weiter verformt Bei etwa 1000"C fallen
Kristalle von der Oberfläche zum Inneren her aus, und bei etwa 115O0C ist die Fließverformung fortgeschritten, und Kristalle wachsen von der Oberfläche in das
Innere über eine Länge von etwa 1,5 mm. Wird die Masse eine Stunde lang auf dieser Temperatur gehalten,
setzt sich das Kristallwachstum bis zu einer Länge von etwa 5 mm fort Durch Röntgenstrahlbeugung konnte
festgestellt werden, daß die Masse 35 bis 40% Kristalle aufwies, wenn das Wachstum von nadeiförmigen
Kristallen das Innere erreicht hatte.
Auf einer von einem Rahmen umgebenen Platte von 100 χ 100 cm werden 84 kg kleine Glasbrockeri entglasbaren Glases der obigen Zusammensetzung mit einem
Durchmesser von 2 bis 5 mm aufgehäuft. Dieser Zustand ist in Fig. i gezeigt, in der mit 1 die Glasbrocken und
mit 2 der Rahmen einer hitzebeständigen Platte zur
Aufnahme der Glasbrocken bezeichnet sind. Auf die Oberfläche der Platte wird AI2O3 oder ein anderes
hitzebeständiges Pulver gestreut, damit das Glas bei der Kristallisation nicht an der Platte anklebt Die so
zusammengehaltenen Brocken werden in einen Ofen gebracht und auf 1150°C mit einer Temperaturzunahmegeschwindigkeit
von 120°C/Stunde erhitzt und auf
dieser Temperatur etwa 5 Minuten gehalten, wonach eine Abkühlung mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit
von 100°C/Stunde erfolgt Auf diese Weise werden die
Brocken durch Zusammenschmelzen miteinander verbunden und es entsteht eine gemusterte Glasplatte mit
den Abmessungen 100χ 100x3cm. Fig.2 zeigt einen
Schnitt durch die so erhaltene Glasplatte, in der mit 1 die durch das Schmelzen miteinander verbundenen Glasbrocken
bezeichnet sind, die erweicht und durch die Wärmebehandlung verformt sind. Die Oberfläche der so
erhaltenen Glasplatte zeigt F i g. 3, in der mit 11 der Teil
bezeichnet ist, in dem die /J-Wollastonit-Kristalle
senkrecht zur Oberfläche gewachsen sind und der daher halbdurchlässig ist, während in dem mit 12 bezeichneten
Teil die ß-Wollastonit-Kristalle parallel zur Oberfläche
gewachsen sind und dieser daher verhältpjsmäßife weiß
erscheint
Es werden 84 kg Glasstäbe mit einem Durchmesser von 2 bis 5 mm und einer Länge von 100 cm auf einer
Ebene von 100 χ 100 cm in der gleichen Weise wie beim Beispiel 1 angehäuft und auf 11500C bei einer
Temperaturzunahmegeschwindigkeit von 120°/Stunde erhitzt Diese Temperatur wird 5 Minuten lang
beibehalten, worauf eine Abkühlung mit einer Geschwindigkeit von 100°C/Stunde erfolgt Auf diese
Weise werden die Glasstäbe durch Verschmelzen miteinander verbunden und zu einer Glasplatte mit den
Abmessungen 100 χ 100 χ 3 cm geformt, die ein vertikales
Streifenmuster hat wie F i g. 4 zeigt in der der Teil 11 eine verhältnismäßig hohe Lichtdurchlässigkeit hat
und der Teil 12 verhältnismäßig weiß erscheint
Es werden 84 kg zerkleinertes Glas, das dadurch erhalten wird, daß geschmolzenes Glas in Wasser
geschüttet und abgeschreckt wird, auf einer Ebene von 100 χ 100 cm in der gleichen Weise wie bei den
vorherigen Beispielen aufgehäuft Das aufgehäufte Glas wird leicht gepreßt, so daß die Oberfläche nahezu ebon
ist Dann wird das Glas auf 11500C mit eine
Temperaturzunahmegeschwindigkeit von 120°C/Stunde in einem elektrischen Ofen erhitzt und unmittelbar
danach mit einer Geschwindigkeit von 100°C/Stunde abgekühlt Dadurch wird eine Glasplatte von
100 y. 100 χ 3 cm mit glatter Oberfläche und einem Muster gebildet, in dem durchlässige Teile und
verhältnismäßig weiße Teile abwechseln.
Tabelle
Tabelle
Während bei den vorherigen Beispielen weiße Glasteilchen verwendet wurden, werden bei dem
folgenden Beispiel zur Bildung von Gegenständen mit farbigen Mustern gefärbte Glasteilchen des bei den
vorherigen Beispielen verwendeten Glases gemischt und dann der Wärmebehandlung unterzogen.
Kleine Glasbrocken des in Beispiel 3 verwendeten Glases und kleine Glasbrocken aus einem schwarzen
Glas werden aufgehäuft, wie F i g. 5 zeigt, und in der
gleichen Weise wie bei Beispiel 3 einer Wärmebehandlung unterzogen. Dadurch können Gegenstände mit
einem Muster aus kleinen schwarzen Punkten gewonnen werden. Fig.5a zeigt einen Schnitt mit kleinen
weißen Glasbrocken 3, kleinen schwarzen Glasbrocken 4 und einem hitzebeständigen Plattenrahmen 2 zur
Anhäufung der Glasbrocken, und Fig.5b zeigt die Oberfläche des sich daraus ergebenden Glasgegenstandes
mit einem weißen Teil 3' und einem schwarzen Teil 4'.
Es ist auch möglich, einen Glasgegenstand mit gefärbtem Muster dadurch herzustellen, daß eine
färbende Ionen enthaltende Lösung auf die Oberfläche der Glasbrocken gesprüht wird, diese dann angehäuft
werden und die Anhäufung wärmebehandelt wird, oder aucii dadurch, daß eine Lösung mit färbenden Ionen auf
die Oberfläche der Anhäufung der Glasbrocken gesprüht und danach die Anhäufung wärmebehandek
jo wird.
Die im Beispiel 3 verwendeten Glasteilchen werden in derselben Weise wie beim Beispiel 3 aufgehäuft, und
j5 es wird eine 10% Nickelchlorid enthaltende wäßrige
Lösung auf die Oberfläche der Anhäufung gesprüht worauf die Wärmebehandlung erfolgt Dadurch erhält
man einen Glasgegenstand mit einem Muster, bei dem weiße Teile, verhältnismäßig weiße transparente und
blasige Teile miteinander abwechseln.
Bei den vorherigen Beispielen wurde die Oberfläche Hes hergestellten Gegenstandes nicht poliert Die
Ebenheit der Oberflächen des Gegenstandes wird hauptsächlich durch die Eigenschaften des Glases und
der Wärmebehandlung beeinflußt Wenn die Temperatur, bei der die Kristalle auszufallen heginnen, um etwa
1000C höher als die Erweichungstemperatur des Glases
ist neigt die Oberfläche dazu, verhältnismäßig eben und glatt zu sein. Wenn die Temperaturerhöhungsgeschwindigkeit
verhältnismäßig niedrig ist ist es schwierig, eine ebene Oberfläche zu erhalten. In diesem Falle ist es
jedoch möglich, die Oberfläche zu polieren.
Die physikalischen Eigenschaften eines Gegenstandes, der nach dem vorgeschlagenen Verfahren herge-
5, sVullt wird, ist in der folgenden Tabelle gezeigt.
Aus Glasteilchen | Gewalzter | Natürlicher Marmor | Granit | |
hergestellter | Gegenstand | |||
Gegenstand | ||||
Spezifisches Gewicht | 2,7 | 2,7 | 2,7 | 2,7 |
Biegefestigkeit (kg/cm2) | 450 | 430 | 30-250 | 150-170 |
Shore-Härte | 106 | 100 | 40-63 | 84-93 |
Charpy-SchlagleEligkeit | 2,9 | 2,6 | 1,0-1,3 | 1,7-2,1 |
WärmedehnungskoeTizient (30-380 C) | 57 x 10"' | 57 x IO~7 | ca. 100-200 x 10"' | 83 x 10"7 |
5 6
Der in der Tabelle erwähnte gewalzte Gegenstand von plattenförmigen Gegenständen beschrieben, jedoch
wird dadurch hergestellt, daß Glas in üblicher Weise können selbstverständlich Gegenstände jeder ge-
durch Walzen geformt wird. Die Tabelle zeigt, daß die wünschten Form hergestellt werden. Es ist auch
Festigkeit des aus Glasteilchen hergestellten Gegen- möglich, Glasgegenstände, die ein gewünschtes Muster
Standes größer als die von natürlichem Marmor und von ■>
haben, nur aus einer geringen Menge Glases herzustel-
nach dem Walzverfahren hergestelltem Glas ist. len, wie dies insbesondere bei Folien der Fall ist.
Bei den vorherigen Beispielen wurde die Herstellung
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Verfahren zur Herstellung eines Glaskeramik-Gegenstandes, indem entglasbare Glasteilchen in
einer Form durch Wärmebehandlung entglast werden, dadurch gekennzeichnet, daß im
nadeiförmigen /f-Wollastonit-Kristallsystem entglasbare Glasbrocken oder Glasstäbe in die Form
gepackt und oberhalb des Erweichungspunktes, jedoch unterhalb der Flüssigkeitsphase des Glases
wärmebehandelt werden, daß sich dabei die nadeiförmigen 0-WoIlastonit-Kristalle von der
Oberfläche der Brocken bzw. Stäbe her zum Inneren hin ablagern und die Brocken bzw. Stäbe dabei nur
so weit miteinander verschmolzen werden, daß ihre Strukturen als Muster im Glaskeramik-Gegenstand
erhalten bleiben.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß als Ausgangsmaterial entglasbare
Glasteilchen mit folgender Zusammensetzung in Gewichtsprozenten verwendet werden:
19,1 CaO
6,8 Al2O3
59,1 SiO2
1,7K2O
1,7Na2O
0,6 B2O3
6,8 ZnO
43BaO
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß vor der Wärmebehandlung der
entglasbaren Glasteilchen färbende Ionen zugegeben werden.
J5
25
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