DE2644915C3 - Glaskeramik des Systems SiO2 -Al2 O3 -CaO mit nadeiförmigen ß-Wollastonit-Kristallen - Google Patents

Glaskeramik des Systems SiO2 -Al2 O3 -CaO mit nadeiförmigen ß-Wollastonit-Kristallen

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DE2644915C3 DE19762644915 DE2644915A DE2644915C3 DE 2644915 C3 DE2644915 C3 DE 2644915C3 DE 19762644915 DE19762644915 DE 19762644915 DE 2644915 A DE2644915 A DE 2644915A DE 2644915 C3 DE2644915 C3 DE 2644915C3
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Description

Die Erfindung betrifft eine Glaakeramik des Systems
SiO2-Al2O3-CaO
entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Glaskeramik mit marmorartigem Aussehen ist aus der DE-OS 02 312 bekannt Aus einer derartigen Glaskeramik hergestellte Gegenstände haben ein hohes spezifisches Gewicht im Vergleich zu nach dem Walzverfahren hergestellten Glaskeramik-Gegenständen. Glaskeramik-Gegenstände in Form von Wandplatten für Gebäude haben den Nachteil, daß sie schwierig zu handhaben und zu transportieren sind. Außerdem sind sie verhältnismäßig schwer zu bearbeiten bzw. auf die gewünschten Formen und Abmessungen zu schneiden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Glaskeramik zu schaffen, die unter Beibehaltung des marmorartigen Aussehens ein geringeres spezifisches Gewicht hat leicht bearbeitet werden kann und gute schall- und wärmeisolierende Eigenschaften hat.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Durch die gleichmäßige Verteilung der Poren des zweiten Gegenstandes gelingt es, das spezifische Gewicht in der erforderlichen Weise zu verringern. Die Bildung der Poren kann entweder dadurch erfolgen, daß anorganische Hohlkörper oder ein Schaummittel im zweiten Gegenstand verteilt werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der F i g. 1 bis 4 beispielsweise erläutert Es zeigt
F i gi 1 a einen Querschnitt der Glaskeramik,
Fig, Ib vergrößert einen Querschnitt eines Teils der Glaskeramik der F! g. 1 a und
Fig.2 bis 4 Querschnitte von mit verschiedenen porenbildenden Materialien versehenen, in einer Form angeordneten Glaskeramiken.
Wie die F i g. 1 und 2 zeigen, hat die Glaskeramik eine erste porenfreie Schicht 1 (Gegenstand 1) und eine zweite poröse Schicht 2 (Gegenstand;?).
Die Schicht 1 ist aus entglasbaren Glasteilchen in Form von Brocken 11 gebildet, die entlang ihrer Zwischenflächen schmelzverbunden sind. Jeder dieser Brocken 11 hat nadeiförmige 0-Wollastonit-KristaIIe 12, die sich von der Oberfläche aus senkrecht nach innen erstrecken. Durch diese Kristalle entstehen Bereiche unterschiedlicher Lichtdurchlässigkeit, durch die das marmorartige Aussehen bewirkt wird.
Die zweite Schicht 2 ist ebenfalls aus entglasbaren Glasteilchen in Fortn von Brocken 21 gebildet, die miteinander schmelzverbunden sind und zwischen denen Poren 22 gleichmäßig verteilt sind. Die Schicht 2 ist mit der Schicht 1 schmelzverbunden.
Die Schicht 2 hat im Vergleich zur Schicht 1 ein geringeres spezifisches Gewicht Im Vergleich zu einer ohne Poren hergestellten Platte ist eine aus den Schichten 1 und 2 gebildete Platte leichter zu transportieren, als Wandplatte für Gebäude zu verwenden, zu schneiden und zu bohren. Außerdem wirkt die poröse Schicht 2 schall- und wärmeisolierend.
Die zweite Schicht 2 wird auf die gleiche Weise wie die erste Schicht 1 hergestellt Zur Herstellung der Schichten 1 und 2 werden Ausgangsmaterialien des Systems
SiO2-AI2O3-CaO
Verwendet, die eine Zusammensetzung wie in der folgenden Tabelle haben können»
Tabelle Nr. 1 3 Nr. 3 26 44 91 5 Nr. 7 4 Nr. 9 Nr. 10
574 61,9 633 61,6 59,7
10,0 4,8 53 7,1 63
ί! 324 Nr. 2 28,6 19^ Nr. 8 20,0 193
I
h
in Gewichtsprozenten 65,0 Nr. 4 Nr. 5 Nr. 6 7,1 60,6 7,8 93
Ά
7
10,0 57,4 59,1 58,4 7,0
SiO2 25,0 10,0 6,8 8,9 1,8 19,6 1,7 1,6
Al2O3 4,7 32,5 19,1 21,8 1.8 7,0 1.8 1,7
CaO 6,8 5,1 0,6 03
ZnO 4,3 1,7
S BaO 1,6 1,8 34
K2O 1,7 1,8 0,6
Na2O 0.6
B2O3
Sb2O3
Fe2O3
NiO 0,1
CuO
in Gewichtsprozenten
Nr. 11 Nr. !2 Nr. 13 Nr. 14 Nr. !5 Nr. !5 Nr. J 7 Nr Ϊ8 N; 1° KJ- '
SiO2 56,6 59,0 59,0 66,8 723 62,6 603 583 61.2 654
Al2O3 64 6,8 6,8 33 33 10,4 4,6 44 4.6 5.U
CaO 183 19,1 19,1 13,6 83 93 11,0 10,8 11,1 12,0
ZnO 64 6,8 6,8 6,6 6,6 6,6 15,2 53 6,1 6,6
BaO 8.2 4,2 4.2 4,1 4,1 4,1 33 14.8 3.8 4,1
K2O 1,6 1,6 1.6 23 2,1 2,1 2,1 2,1 14 23
Na2O 1,7 1,7 1,7 33 33 33 3,0 3,0 3,1 33
B2O3 0,6 0,6 0,6 0.6 04 0,6
Sb2O3 0.4 0,4 0.4
Fe2O3 0,2 7.7
NiO 02
CuO 0.2
Fig.2 zeigt einen Teil einer Form 3, in der entglasbare Glasteilchen in Form von Brocken 21, vermischt mit anorganischen Hohlkörpern 23, zur Bildung der porösen Schicht und darüber Brocken 11 zur Bildung der porenfreien Schicht zur nachfolgenden Wärmebehandlung angeordnet sind.
Anstelle der Hohlkörper kann auch, wie F i g. 3 zeigt, ein Schaummittel 24 aus CaCO3, SiC oder dergleichen verwendet werden, das in einer Menge von zum Beispiel 2 · ΙΟ"5 bis l · ΙΟ-3 Teilen pro Brocksn 21 zugemischt wird.
Es ist auch möglich, ein Trennmittel zu verwenden, durch das die Glasteilchen am Fließen gehindert werc'en. Hierzu wird jeder Brocken 21 mit einem dünnen FiJm 25 des Trennmittels beschichtet, bevor er in die Form eirgebracht wird. Nach der Wärmebehandlung sind die Brocken 21 nur an dei. Berührungsstellen miteinander schmelzverbunden, so daß zwischen ihnen Poren gebildet sind. Als Trennmittel kann ein AI2O3-, CaCO3-, MgO-Pulver oder dergleichen verwendet werden.
Nachfolgend werden drei Ausführungsformen unter Verwendung des Beispiels Nr. 5 der vorherigen Tabelle beschrieben.
Bei der Herstellung der Glaskeramik wird das Ausgangsmaterial auf 1400 bis 15000C erhitzt. Die
Viskosität beträgt i
14400C,
i 1310°C,
i 1105°C Dabei ergibt
^^i 12400C und
sich eine Dichte von 2,78 ghm3 (gemessen bei 15° C), ein Wärmeausdehnungskoeffizient von 68,8 · 10-'°G, eine Flüssigphase von 1229° C (die gebildeten Kristalle sind Ä-Wollastonit-Kristalle), einen Spannungspunkt von 628° C, eine Glühtemperatur von 6660C und einen Erweichungspunkt von 845° C Wenn das so gebildete Glas -nit einer Geschwindigkeit von 120°/StcL, ausgehend von Raumtemperatur erhitzt wird, beginnt die Erweichung des Glases bei einer Temperatur von 8500C, wobei sich die einzelnen Brocken bei weiterer Erhöhung der Temperatur verformen. Bei 3twa 10CO0C werden Kristalle von der Oberfläche nach innen gebildet. Bei etwa 11500C tritt eine Fließverformung ein, wobei die Kristalle von der Oberfläche auf einer Länge von etwa 14 mm nach innen gebildet werden. Wenn die Brocken etwa eine Stunde lang auf dieser Temperatur gehalten werden, wachsen die Kristalle auf einer Länge von etwa 5 nim. Durch Röntgenstrahlenbeugung wurde festgestellt, daß, wenn die Kristalle das Innere erreicht haben, sie etwa 35 bis 40% der Brocken umfassen.
Beispiel 1
Brocken mit einem Durchmesser von 3 mm oder weniger wurden dad'irch hergestellt, daß geschmolzenes Glas in Wasser gegossen und abgeschwenkt wurde. 32Öög Brocken wurden mit iöOOg anorganischen Hohlkörpern mit einem Durchmesser von ? bii 5 mm, die durch Brennen vulkanischen Glases hergestellt wurden, und mit 40 g Polyvinylalkohol gleichmäßig gemischt, wobei dies j Mischung in eine Form aus wärmebeständigem Material gepackt wurde.
Die Form hatte eine Größe von 320 χ 480 χ 50 mm. Die Innenseite der Form war mit AI2O3 oder einem
anderen wärmebeständigen Pulver beschichtet, um ein Ankleben des Glases an der Innenfläche zu Verhindern.
3200 g anderer Brocken mit einem Durchmesser von 1 bis 10 mm des Beispiels Nr, 5, die durch Eingießen geschmolzenen Glases in Wasser und durch Abschrekken hergestellt wurden, wurden danach in der Form auf der zuvor gebildeten Schicht wie in F i g. 2 angeordnet.
Die Form wurde in einen Elektroofen eingebracht, um die Brocken auf 11000C zu erhitzen, und zwar mit einer Geschwindigkeit von 120°C/Stunde, wobei diese ι ο Temperatur etwa 2 Stunden lang aufrechterhalten wurde, wonach eine Abkühlung mit langsamer Geschwindigkeit von zum Beispiel 100°C/Stunde erfolgte. Die so gebildete Platte hatte eine porenfreie Schicht mit einer Dicke von 7,5 mm und eine poröse Schicht mit einer Dicke von 12,5 mm, wie die F i g. 1 a und 1 b zeigen. Die porenfreie Schicht bestand aus schmelzverbundehsi! Brocken, vcr derien :edsr H3cs!i6rrni"2 "- Wcüsstcnit-Kristalle aufwies, die sich senkrecht von der Oberfläche bis in das Innere erstreckten. Die darunter befindliche poröse Schicht bestand aus schmelzverbundenen Glasbrocken und anorganischen Hohlkörpern, die gleichmäßig in der Schicht verteilt und mit benachbarten Glasbrocken schmelzverbunden waren.
Die Platte hatte ein spezifisches Gewicht von 2,2. Beim Schneiden der 20 mm dicken Platte mit einer Schnittgeschwindigkeit von 60 cm/Min, ergab sich eine Stromaufnahme von 13 Ampere. Im Vergleich dazu ergab sich bei einer porenfreien Platte mit einer Dicke von 15 mm und einem spezifischen Gewicht von 2,8 eine Stromaufnahme von 1,6 Ampere.
Beispiel 2
Glasbrocken mit einem Durchmesser von 3 mm oder weniger des Beispiels Nr. 5 wurden in der gleichen Weise wie beim vorherigen Beispiel hergestellt. 3200 g Brocken wurden gleichmäßig mit 480 mg SiC-Pulver mit einer Größe von 36 bis 31 μπι in der gleichen Form wie beim Beispiel 1 angeordnet Danach wurden 3200 g in der gleichen Weise hergestellte Glasbrocken mit einem Durchmesser Von 1 bis 10 mm auf der zuvor gebildeten Schicht angeordnet Anschließend wurde die gleiche Wärmebehandlung wie beim Beispiel 1 durchgeführt. Dabei ergab sich eine Platte mit einer porenfreien Schicht mit einer Dicke von 7,5 mm und eine poröse Schicht mit einer Dicke von 12,5 mm. Die Poren der porösen Schicht wurden dabei durch die Zerlegung Von SiC gebildet, bei der CO2-GaS entsteht. Die sich ergebende Glasplatte hatte bei einer Dicke von 20 fnrti ein spezifisches Gewicht von 1,7 und ergab beim Schneiden eine Stromaufnahme von 1,0 Ampere.
Beispiel 3
200 g gleichartiger Glasbrocken des Beispiels Nr. 5 mit einem Durchmesser von 3 mm oder weniger wurden rrttt 1 C\ tr in IfI j->m3 WnBcar ciiormnrliArtA»*« ΓΌΙ/<ίιΐίηΛθ··Ι\η.
nat gleichmäßig gemischt, um die Glasbrocken mit einem dünnen Film CaCO3 zu überziehen, Und danach in eine Form mit einer Größe von 100x100x30 mm gefüllt. Danach wurden 200 g Glasbrocken mit einem Durchmesser von 1 bis 10 mm auf der zuvor gebildeten Schicht angeordnet. Durch die danach durchgeführte Wärmebehandlung ergab sich eine Platte mit einer porenfreien Schicht von 7,2 mm und eine poröse Schicht mit einer Öicke von 12,8 mm.
Es wurde festgestellt, daß die Brocken der porösen Schicht ihre ursprüngliche Form beibehalten hatten und an ihren Berührungsabschnitten mit den benachbarten Brocken schmelzverbunden waren, so daß sich zwischen den nicht miteinander in Berührung stehenden Abschnitten Zwischenräume ergaben. Durch die CaCO3-Beschichtung wurde somit das Glas während der Wärmebehandlung am Fließen gehindert.
Die sich ergebende Platte hatte bei einer Dicke von 20 mm ein spezifisches Gewicht von 2£ und ergab beim Schneiden eine Slromaufnahme von 1,4 Ampere.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:
1. Glaskeramik des Systems SiO2-AIzO3-CaO, bei dessen Herstellung im nadelför.-nigen /)-W<Dllastonit-Kristallsystem entglasbare Glasbrocken oder Glasstäbe in eine Form gepackt und oberhalb des Erweichungspunktes, jedoch unterhalb der Flüssigkeitsphase des Glases wärmebehandelf werden, so daß sich dabei die nadelförmigen 0-WoIIastonit-Kxistalle von der Oberfläche der Brocken bzw. Stäbe her zum Inneren hin ablagern und die Brocken bzw. Stäbe dabei nur soweit miteinander verschmolzen werden, daß ihre Strukturen als Muster im Glaskeramik-Gegenstand erhalten bleiben, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fläche dieses Gegenstandes mit einem weiteren, auf die gleiche Weise hergestellten Gegenstand schntelzverbunden ist, der seinerseits aus einem entglasien Glas mit gleichmäßig in seiner Masse verteilten Poren (22) besteht
2. Glaskeramik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Gegenstand (2) gleichmäßig verteilte anorganische Hohlkörper (23) enthält
3. Glaskeramik nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die anorganischen Hohlkörper (23) durch Brennen aus vulkanischem Glas hergestellt sind.
4. Glaskeramik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Poren (22) durch Schäumen eines gleichmäßig verteilten pulverförmigen Schaummittels (24) gebildet sind.
5. Glaskeramik nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaummittel aus CaCO3 und SiC besteht
6. Glaskeramik nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Trennmittel (23) im zweiten Gegenstand (2), das eine Schmelzverbindung der Glasteilchen (21) des zweiten Gegenstandes bei der Wärmebehandlung verhindert.
7. Glaskeramik nach Ansprach 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennmittel AbO3-, CaCO3- oder MgO-Pulver ist
DE19762644915 1975-10-08 1976-10-05 Glaskeramik des Systems SiO2 -Al2 O3 -CaO mit nadeiförmigen ß-Wollastonit-Kristallen Expired DE2644915C3 (de)

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DE2644915A1 DE2644915A1 (de) 1977-04-14
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FR2327210A1 (fr) 1977-05-06
CA1077273A (en) 1980-05-13
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